RU2059044C1

RU2059044C1 - Method for compacting dispersed soils

Info

Publication number: RU2059044C1
Application number: SU5024190/33A
Authority: RU
Inventors: В.И. Осипов; С.Д. Филимонов; Б.Н. Мельников; Е.В. Кайль
Original assignee: Осипов Виктор Иванович; Филимонов Сергей Дмитриевич
Priority date: 1991-12-27
Filing date: 1991-12-27
Publication date: 1996-04-27

Abstract

FIELD: civil engineering, creation of soil/cement bearing member under a building or construction on loess sagged and weak saturated soils. SUBSTANCE: solidifying solution in the form of sand/cement mixture is pumped into soil at 2 - 10 atm pressure. Injectors are used to pump the solution. The injectors are positioned in 2 - 3 m step and immersed to the depth of active zone in several stages. The soil is preliminary wetted with water up to 0.7 - 0.9 saturation if the saturation is insufficient. EFFECT: soil saturation. 3 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к строительству, в частности к созданию грунтоцементного несущего элемента под зданием или сооружением на лессовых просадочных и слабых водонасыщенных грунтах. The invention relates to construction, in particular to the creation of a cement-cement bearing element under a building or structure on loess subsidence and weak water-saturated soils.

Наиболее близким является способ создания грунтоцементного несущего элемента в основании зданий и сооружений. При осуществлении данного способа в предварительно уложенный между двумя железобетонными плитами грунт вводят через систему инъекторов лессовую пульпу, служащую уплотняющим грунт раствором, затем туда же вводят твердеющий материал цементно-песчаный раствор для создания упрочненных зон в лессовой пульпе. The closest is the method of creating a cement-bearing bearing element at the base of buildings and structures. When implementing this method, loess pulp, which serves as a soil compaction solution, is introduced into a soil previously laid between two reinforced concrete slabs through an injection system, then a cement-sand mortar is injected into the soil to create hardened zones in the loess pulp.

Недостатком известного способа является невысокая степень уплотнения грунта от применения в качестве уплотняющего раствора лессовой пульпы, в результате чего возникают неуплотненные зоны. Кроме того, способ является усложненным, так как требует образования котлована, уплотнения грунта на дне котлована, изготовления и укладки железобетонных плит и отсыпки с уплотнением между ними вынутого из котлована лессового грунта, а также последующего разбуривания верхней железобетонной плиты для опускания инъекторов. The disadvantage of this method is the low degree of compaction of the soil from the use as a sealing solution of loess pulp, resulting in uncompressed zones. In addition, the method is complicated, since it requires the formation of a pit, compaction of the soil at the bottom of the pit, the manufacture and laying of reinforced concrete slabs and filling with compaction between them of loess soil removed from the pit, as well as the subsequent drilling of the upper reinforced concrete slab to lower the injectors.

Цель изобретения создание простого высокоэкономичного способа получения грунтоцементного несущего элемента в основании зданий и сооружений, характеризующегося повышенной степенью уплотнения грунта, а также высокой несущей способностью массива грунта. The purpose of the invention is the creation of a simple highly economical method for producing a soil-cement bearing element at the base of buildings and structures, characterized by an increased degree of compaction of the soil, as well as high bearing capacity of the soil mass.

Цель достигается тем, что при осуществлении предлагаемого способа создания грунтоцементного несущего элемента в основании зданий и сооружений, основанного на введении через систему инъекторов уплотняющего раствора в основании зданий и сооружений, уплотняющий раствор, в качестве которого используют песчано-цементную смесь, в объеме, находящемся в прямой зависимости от пористости грунта, нагнетают под давлением 2 10 атм в массив грунта по всей площади здания через инъекторы, вводимые в массив грунта с равномерным шагом 2-3 м на глубину активной зоны здания, образуя тем самым в уплотненном массиве грунта жесткий каркас в виде природно-техногенного композита. Кроме того, при работе с лессовыми грунтами естественного сложения осуществляют предварительное замачивание грунта водой до степени водонасыщения 0,7 0,9, а введение инъекторов на глубину активной зоны здания осуществляется в несколько заходов. The goal is achieved by the fact that in the implementation of the proposed method of creating a soil-cement bearing element at the base of buildings and structures, based on the introduction of a sealing solution through the system of injectors of a sealing solution at the base of buildings and structures, a sealing solution, which is used as a sand-cement mixture, in a volume located in directly dependent on the porosity of the soil, injected at a pressure of 2 10 atm into the soil massif over the entire area of the building through injectors introduced into the soil massif with a uniform step of 2-3 m to the depth of the outer zone of the building, thereby forming a rigid frame in the form of a natural-technogenic composite in the compacted soil mass. In addition, when working with loess soils of natural composition, the soil is pre-soaked with water to a degree of water saturation of 0.7 0.9, and injectors are injected into the depth of the active zone of the building in several passes.

Таким образом, повышенная степень уплотнения обеспечивается применением другого уплотняющего раствора (по сравнению с известным), закачиваемого в грунт по специальной технологии (давление, объем) и определенной геометрии (глубина и шаг инъектирования), что, в свою очередь, повышает несущую способность основания. Кроме того, образование жесткого каркаса непосредственно в самом массиве грунта в виде природнотехногенного композита также способствует повышению несущей способности массива (в 2-3 раза). В случае с лессовыми грунтами естественного сложения повышение эффективности их уплотнения достигается предварительным замачиванием грунта водой до определенной степени водонасыщения. Простота способа обусловлена тем, что инъектирование раствора проводят в массив грунта естественного сложения (без выемки котлована, изготовления железобетонных плит, отсыпки и уплотнения лессового грунта и последующего разбуривания железобетонной плиты), что, очевидно, также ведет к значительному удешевлению способа. Thus, an increased degree of compaction is ensured by the use of another compaction solution (compared to the known one), which is pumped into the soil using special technology (pressure, volume) and a certain geometry (depth and injection step), which, in turn, increases the bearing capacity of the base. In addition, the formation of a rigid framework directly in the soil mass in the form of a natural-technogenic composite also contributes to an increase in the bearing capacity of the massif (by 2–3 times). In the case of loess soils of natural composition, an increase in the effectiveness of their compaction is achieved by pre-soaking the soil with water to a certain degree of water saturation. The simplicity of the method is due to the fact that the injection of the solution is carried out in an array of naturally occurring soil (without excavating the pit, making reinforced concrete slabs, filling and compacting loess soil and subsequent drilling of the reinforced concrete slab), which, obviously, also leads to a significant reduction in the cost of the method.

Дополнительным положительным техническим результатом данного способа является возможность создания грунтоцементного несущего элемента под существующими, в том числе аварийными зданиями, что невозможно сделать известным способом ввиду необходимости создания железобетонных плит. An additional positive technical result of this method is the ability to create a cement-cement bearing element under existing, including emergency buildings, which cannot be done in a known manner due to the need to create reinforced concrete slabs.

На чертеже изображен грунтоцементный несущий элемент в аксонометрической проекции. The drawing shows a soil-cement bearing element in an axonometric projection.

Способ осуществляется следующим образом. The method is as follows.

На участке строительства здания или сооружения с поверхности земли под всей площадью здания по сетке погружают инъекторы 12 (чертеж) на глубину h активной зоны здания. Обычно h составляет 2 5 м. Сетка имеет равномерный шаг l 2х2 м, 3 х 3 м и 2 х 3 м. Величина шага обусловлена плотностью грунта и соответственно уплотняемостью массива. Так, чем выше плотность грунта, тем меньше l. Следует подчеркнуть, что при l 2 м происходит заметное удорожание способа, а при l 3 м возникают неуплотненные зоны массива. At the construction site of a building or structure, from the surface of the earth under the entire area of the building, injectors 12 (drawing) are immersed in a grid to a depth h of the active zone of the building. Usually h is 2 5 m. The grid has a uniform pitch l 2x2 m, 3 x 3 m and 2 x 3 m. The step size is determined by the density of the soil and, accordingly, the compaction of the array. So, the higher the density of the soil, the less l. It should be emphasized that at l 2 m there is a noticeable appreciation of the method, and at l 3 m there are uncompressed zones of the array.

Через инъекторы 1 производят нагнетание песчано-цементной смеси (например, марки М-200), служащей для уплотнения грунта. Нагнетание осуществляют при давлении от 2 до 10 атм. Это обусловлено тем, что при давлении, меньшем 2 атм, не происходит требуемое уплотнение грунта, а при давлении более 10 атм будет происходить выход смеси вдоль инъектора. Величина давления для каждого конкретного массива грунта выбирается в прямой зависимости от его плотности и влажности. Through injectors 1, a sand-cement mixture (for example, grade M-200) is pumped, which serves to compact the soil. The injection is carried out at a pressure of from 2 to 10 atm. This is due to the fact that at a pressure less than 2 atm, the required compaction of the soil does not occur, and at a pressure of more than 10 atm, the mixture will exit along the injector. The pressure value for each particular soil mass is selected in direct proportion to its density and humidity.

Объем закачиваемой песчано-цементной смеси рассчитывается по величине пористости данного грунта для достижения плотности, характерной для непросадочного лессового грунта. Например, при величине пористости лессового просадочного грунта 45 эта плотность достигается при пористости 39 следовательно, объем песчано-цементной смеси, необходимый для уплотнения 1 м³ грунта, составляет (45 39) 0,06 м³.The volume of injected sand-cement mixture is calculated by the value of the porosity of this soil to achieve a density characteristic of non-transplanting loess soil. For example, with the porosity of loess subsidence soil 45, this density is achieved with porosity 39; therefore, the volume of the sand-cement mixture necessary for compaction of 1 m ^{3 of} soil is (45 39) 0.06 m ³ .

После твердения песчано-цементной смеси в уплотненном массиве образуется жесткий каркас, пронизывающий весь массив. Этот уплотненный массив с жестким каркасом образует природнотехногенный композит. After hardening of the sand-cement mixture in a compacted massif, a rigid framework is formed that penetrates the entire massif. This compacted array with a rigid frame forms a natural-technogenic composite.

Таким образом, увеличение несущей способности грунта происходит как за счет увеличения его плотности, так и за счет образования в нем жесткого каркаса из песчано-цементных включений. Thus, an increase in the bearing capacity of the soil occurs both due to an increase in its density, and due to the formation in it of a rigid framework of sand-cement inclusions.

В случае создания грунтоцементного несущего элемента в массиве лессового просадочного грунта естественного сложения осуществляют предварительное замачивание грунта водой до оптимальной влажности уплотнения грунта, которая наступает при степени водонасыщения грунта 0,7 0,9 в зависимости от пористости. При этом объем инъектируемой воды рассчитывается по степени водонасыщения и пористости грунта. In the case of creating a cement-cement bearing element in an array of loess subsidence soil of natural composition, the soil is pre-soaked with water to the optimum soil compaction moisture, which occurs when the degree of water saturation of the soil is 0.7 0.9 depending on the porosity. The volume of injected water is calculated according to the degree of water saturation and porosity of the soil.

При введении инъекторов в массив желательно последние вводить в активную зону поэтапно, в несколько заходов. При этом оптимальный шаг погружения составляет 1 1,5 м. Это позволяет исключить образование пробок в отверстиях инъекторов. When injectors are introduced into the array, it is advisable to introduce the latter into the active zone in stages, in several passes. The optimal immersion step is 1 1.5 m. This eliminates the formation of plugs in the holes of the injectors.

П р и м е р 1. В массиве просадочного лессового грунта было произведено уплотнение участка 2х 3 м на глубине 3 м. Через четыре инъектора было произведено нагнетание воды при давлении 0,5 атм и со скоростью 0,5 м³/ч до достижения степени водонасыщения 0,85, затем через сутки нагнеталась песчано-цементная смесь марки М-200 с пластификатором в объеме 0,8 м³ под давлением 2 атм в каждый инъектор. В результате внутри участка 2 х 3 м пористость грунта понизилась в среднем с 44 до 39%
П р и м е р 2. В массив слабого грунта через четыре инъектора, расположенных по сетке 2 х 2 м нагнетался песчано-цементный раствор марки М-200 под давлением 10 атм в объеме 0,6 м³. В результате образования жесткого каркаса модуль деформации по результатам штамповых испытаний увеличился в 2,5 раза с 3,7 МПа до 9,3 МПа.PRI me R 1. In an array of subsidence loess soil, a section of 2 x 3 m was compacted at a depth of 3 m. Water was injected through four injectors at a pressure of 0.5 atm and a speed of 0.5 m ³ / h until degree of water saturation of 0.85, then a day later a sand-cement mixture of the M-200 brand with a plasticizer in the volume of 0.8 m ³ was injected under a pressure of 2 atm into each injector. As a result, within the 2 x 3 m section, soil porosity decreased on average from 44 to 39%
PRI me R 2. Into an array of weak soil through four injectors located on a grid of 2 x 2 m was injected sand-cement mortar brand M-200 under a pressure of 10 atm in a volume of 0.6 m ³ . As a result of the formation of a rigid frame, the deformation modulus according to the results of stamp tests increased 2.5 times from 3.7 MPa to 9.3 MPa.

П р и м е р 3. В массиве просадочного лессового грунта через четыре инъектора на расстоянии 2 м друг от друга было произведено последовательное нагнетание вначале воды в объеме 1,08 м³ со скоростью 3 м³/ч и под давлением 5 атм в каждый инъектор для увеличения степени водонасыщения с 0,45 до 0,85 при пористости 0,45; затем через сутки было осуществлено инъектирование песчано-цементного раствора марки М-200 с пластификатором под давлением 6 атм в объеме 0,8 м³, достаточном для понижения пористости с 45 до 39 Проведенные штамповые испытания с замачиванием при 0,2 МПа показали полное отсутствие просадочности в массиве уплотненного лессового грунта.PRI me R 3. In an array of subsidence loess soil through four injectors at a distance of 2 m from each other, a sequential injection of water at first was performed in a volume of 1.08 m ³ at a speed of 3 m ³ / h and at a pressure of 5 atm each an injector for increasing the degree of water saturation from 0.45 to 0.85 with a porosity of 0.45; then a day later, M-200 brand cement mortar was injected with a plasticizer under a pressure of 6 atm in a volume of 0.8 m ³ , sufficient to reduce porosity from 45 to 39. Stamp tests with soaking at 0.2 MPa showed a complete lack of subsidence in an array of compacted loess soil.

Claims

1. METHOD FOR SEALING CONNECTED DISPERSION SOILS to create the foundations of buildings and structures by supplying a hardening mortar in the form of a sand-cement mixture, characterized in that the solution is supplied at a pressure of 2 10 atm through injectors located at a step of 2 3 m, immersed to the depth of the core .

2. The method according to claim 1, characterized in that in case of insufficient degree of water saturation of loess soil it is pre-soaked with water to a degree of water saturation of 0.7 to 0.9.

3. The method according to claim 1, characterized in that the injectors are immersed in depth of the active zone in stages.