WO2007114727A1 - Soil compacting method and a device for carrying out said method - Google Patents

Soil compacting method and a device for carrying out said method Download PDF

Info

Publication number
WO2007114727A1
WO2007114727A1 PCT/RU2006/000181 RU2006000181W WO2007114727A1 WO 2007114727 A1 WO2007114727 A1 WO 2007114727A1 RU 2006000181 W RU2006000181 W RU 2006000181W WO 2007114727 A1 WO2007114727 A1 WO 2007114727A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
soil
cement mortar
injectors
compaction
soils
Prior art date
Application number
PCT/RU2006/000181
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Viktor Ivanovich Osipov
Sergei Dmitrievich Filimonov
Original Assignee
Viktor Ivanovich Osipov
Sergei Dmitrievich Filimonov
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Viktor Ivanovich Osipov, Sergei Dmitrievich Filimonov filed Critical Viktor Ivanovich Osipov
Publication of WO2007114727A1 publication Critical patent/WO2007114727A1/en

Links

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E02HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02DFOUNDATIONS; EXCAVATIONS; EMBANKMENTS; UNDERGROUND OR UNDERWATER STRUCTURES
    • E02D3/00Improving or preserving soil or rock, e.g. preserving permafrost soil
    • E02D3/12Consolidating by placing solidifying or pore-filling substances in the soil

Definitions

  • the invention relates to the field of construction, namely, to technology and means of compaction of soils during the construction of buildings and structures or during the repair and reconstruction of existing buildings and structures on dispersed bound or unbound soils, as well as on bulk (man-made) soils and landslide slopes.
  • the closest known are the method and device for compacting bound dispersed soils to create the foundations of buildings and structures by supplying a hardening mortar in the form of a sand-cement mixture, in which the solution is supplied at a pressure of 2-10 atm. through injectors arranged in steps of 2-3 m in the form of perforated pipes submerged to the depth of the active zone (RU # 22059044 Cl, E 02D 3/12, 1996).
  • the technical task of the present invention is the expansion of functionality by compaction of not only dispersed bonded soils - clays, loams, loamy sand, but also unbound dispersed soils - sand, as well as bulk (man-made) soils due to the mode of pumping the solution into the soil when choosing a quality solution , providing its high penetrating ability, as well as - the use of tools to ensure the creation of an array of soil reinforced with a single frame from the hardened solution. This ensures an increase in the bearing capacity of the soil, effective fixing in a single soil massif of landslide slopes with the formation in it frame, reducing material consumption for the process, as well as increasing the pace of work.
  • the method of compaction of the soil involves injecting cement mortar through injectors in the form of perforated pipes with simultaneously destructible perforation plugs, carried out through or under a concrete slab in the form of a load or with a load placed on it to ensure hydraulic fracturing of the soil under hydraulic fracturing pressure 3.0-20.0 atm.
  • soil compression is carried out by expanding hydraulic fractures due to the supply of cement mortar.
  • the supply of cement mortar to expand hydraulic fractures can be carried out continuously in a pulsating mode.
  • the distance between their longitudinal axes is selected from a range of 2.0–4.0 m with an injection depth of 3.0–8.0 m.
  • the injectors in the plan are arranged in rows, as an option, and the cement mortar in their rows is supplied from the center to the periphery, preferably in a spiral plan, sequentially into each injector or in increments of 1-3 injectors.
  • the arrangement of injectors in the plan in rows, while supplying cement mortar in their rows is carried out sequentially from the center to the periphery, preferably in the direction radial in plan, sequentially into each injector or in increments of 1-3 injectors in the radial direction or alternating between adjacent injectors in adjacent radial directions.
  • the task is achieved in that the device for injecting cement mortar is made in the form of a perforated pipe on the side surface, the perforation holes of which are plugged at the same time with plugs that are destructible at a given cement mortar pressure, made in the form of a tape covering the perforation hole, located in a spiral or in the form of rings.
  • the tape can be made with an adhesive layer facing the perforated pipe, and the plugs can be formed by several layers of tape, the amount of which is determined by the specified value of the fracturing pressure in the ground.
  • the perforated pipe is provided with a bottom end cap that is not destructible at fracturing pressure.
  • Figure l shows an injector with a perforated side surface, the openings of which are closed by destructible plugs (a variant of the spiral arrangement of the tape - the upper part and the variant of the ring arrangement of the tape - the lower part);
  • Figure 2 presents the layout of the injectors in plan and the direction of supply of the solution A- in them radially, B- in a spiral.
  • the method of compaction of the soil includes the injection of cement through injectors 1 in the form of pipes with holes (perforations) 2 on the side surface.
  • the holes 2 are blocked by destructible plugs 3.
  • the pressure providing hydraulic fracturing of the soil is 3.0-20.0 atm. determined in accordance with the extended categories of soil and the features of fixing it on the slopes. A decrease in pressure does not lead to hydraulic fracturing, and an increase negatively affects economic performance, requiring high performance equipment and increasing the flow rate of the solution.
  • the supply of cement mortar to expand hydraulic fractures can be carried out continuously in a pulsating mode.
  • the distance between their longitudinal axes is selected from the range of 2.0–4.0 m, which is due to work on various categories of soil with an injection depth of 3.0–8.0 m, which in some cases requires an extension of the injector in length.
  • the injectors in the plan are arranged, as an option, in rows, and the cement mortar in their rows is supplied from the center to the periphery, preferably in a spiral in the plan (Fig. 2 - “B”), sequentially into each injector or in steps of 1-3 injectors.
  • the location of the injectors in the plan in rows, and when applying cement in their rows is carried out sequentially from the center to the periphery, preferably in the direction radial in the plan, sequentially into each injector or in increments of 1-3 injectors in the radial direction or alternating between adjacent injectors in adjacent radial directions.
  • the simultaneous destruction of the plugs ensures the formation of hydraulic fracturing in the soil in all directions.
  • the plugs 3 are made in the form of an overlapping hole 2 of the perforation of the tape located in a spiral (Fig. 1) or in the form of rings.
  • the tape of the plugs 2 is made with a sticky layer facing the perforated pipe.
  • the plugs 2 are formed, as a rule, by several layers of tape, the amount of which is determined by a given value of hydraulic fracture pressure in the soil.
  • the lower end cap 4 which is not destroyed under hydraulic fracturing pressure, is placed.
  • the injectors are wrapped in tape, for example with adhesive tape, in several layers.
  • the number of layers of adhesive tape depends on the required pressure at which fractures are formed.
  • the pressure in the hoses and the injector rises to the hydraulic fracture pressure characteristic of this type of soil and after the adhesive tape ruptures, the solution instantly enters the soil mass and forms hydraulic fractures.
  • the pitch and depth of the location of the injectors depend on the properties of the soil stratum, the loads from the structure and the power of the compressible stratum.
  • the injection volumes depend on the porosity of these soils and the load from a particular structure.
  • the foundation pit is opened to the level of the foundation plate.
  • Standard concrete preparation is being arranged.
  • leader wells are drilled from it.
  • Injectors perforated pipe
  • Injectors with a diameter of 30-50 mm are lowered into the leader wells in increments of 2.5x2.5 - 3.0x3.0 meters to the depth of propagation of soft soils within the compressible zone.
  • the connection of the injector and concrete preparation is varnished with a special cement mortar.
  • the release of the injector above the foundation slab is 5-10 cm. After that, the reinforcing cage is knitted according to the design of the foundation slab.
  • the injectors are expanded with blind pipes so that the injectors rise 10-20 cm above the future foundation plate and the foundation plate is poured with concrete.
  • the injector is wrapped with tape to create hydraulic fracturing pressure.
  • 2-3 floors of the building are erected to create the necessary load, because otherwise, the injection of the sealing solution will not lead to soil compaction, but to the rise of the building.
  • the injection of cementitious cement slurry is carried out at a fracturing pressure characteristic of this type of soil. As a result, hydraulic fractures form 2-3 meters long in the most weakened areas of the soil mass.
  • the compaction solution which continues to enter the fractures, expands them and the expanding crack begins to work as an intramuscular jack, compacting an array of soil around itself.
  • clay flooded and water-saturated loams and sandy loams water is squeezed out and, accordingly, their consistency changes.
  • the consistency of clay soils changes into 2 categories, i.e. if the soils were fluid plastic, they become stiff, and if soft plastic, they are semi-solid.
  • the valve installed on the injector is closed, because otherwise, the elastic deformations of the soil mass will be pushed out by the sealing solution through hydraulic fractures and the injector and the compaction will only partially occur.
  • the valve remains closed until the sealing solution has set. After hardening of the sealing solution, the injector is cut flush with the base plate.
  • the soil mass contains a hardened compacting solution, which forms a single reinforced cage, which increases (due to the presence of hard inclusions) indicators of physical and mechanical properties by another 1.3-1.5 times.
  • the resulting pile-frame system in a compacted mass of soil works as a whole and significantly increases the bearing capacity and reliability of the base as a whole.
  • Example 2 On a landslide-hazardous slope, folded with loose and refractory clay loams of natural composition, injectors are immersed with a step of 4x4m to a depth of 3 to 8 meters and through them a low-viscosity cement mortar is injected under hydraulic fracturing pressure of 7 atm. Further injection of cement mortar through hydraulic fractures leads to compaction of the soil and the formation of a single reinforcing cage, the presence of which will completely eliminate the possibility of a landslide.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Agronomy & Crop Science (AREA)
  • Mining & Mineral Resources (AREA)
  • Paleontology (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Consolidation Of Soil By Introduction Of Solidifying Substances Into Soil (AREA)
  • On-Site Construction Work That Accompanies The Preparation And Application Of Concrete (AREA)

Abstract

The invention relates to construction engineering, in particular to soil compacting process and means for building and comstruction works. The aim of said invention is to extend operational possibilities by compacting disperssed bound soils such as clays, sandy clays and slay sands, also unbound dispersed soils such as sands and filled technogenic soils by injecting a mortar exhibiting a high-penetration capability into the soil. The inventive soil compacting method consists in injecting a cement mortar into the soil with the aid of injectors which are embodied in the form of perforated tubes provided with simultaneously destractable plugs, wherein said injection is carried out through or under a cement slab which is placed on the unbouned soil, is embodied in the form of a dead weight or carries a dead weight arranged thereon in order to ensure the soil hydraulic fracturing at a hydro fracturing pressure ranging from 3.o to 20.0 atm.

Description

СПОСОБ УПЛОТНЕНИЯ ГРУНТА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО METHOD OF SOIL SEALING AND DEVICE FOR ITS
ОСУЩЕСТВЛЕНИЯIMPLEMENTATION
Область техникиTechnical field
Изобретения относятся к области строительства, а именно - к технологии и средствам уплотнения грунта при возведении зданий и сооружений или при ремонте и реконструкции уже существующих зданий и сооружений на дисперсных связанных или несвязанных грунтах, а также на насыпных (техногенных) грунтах и оползневых склонах.The invention relates to the field of construction, namely, to technology and means of compaction of soils during the construction of buildings and structures or during the repair and reconstruction of existing buildings and structures on dispersed bound or unbound soils, as well as on bulk (man-made) soils and landslide slopes.
Предшествующий уровень техникиState of the art
Наиболее близкими из известных являются способ и устройство для уплотнения связанных дисперсных грунтов для создания оснований зданий и сооружений путем подачи твердеющего раствора в виде песчано-цементной смеси, в котором подачу раствора осуществляют при давлении 2-10 атм. через расположенные с шагом 2-3 м инъекторы в виде перфорированных труб, погруженных на глубину активной зоны (RU #22059044 Cl, E 02D 3/12, 1996 г.).The closest known are the method and device for compacting bound dispersed soils to create the foundations of buildings and structures by supplying a hardening mortar in the form of a sand-cement mixture, in which the solution is supplied at a pressure of 2-10 atm. through injectors arranged in steps of 2-3 m in the form of perforated pipes submerged to the depth of the active zone (RU # 22059044 Cl, E 02D 3/12, 1996).
Известные технические решения обеспечивают уплотнение грунта на дисперсных связанных грунтах, что ограничивает область их применения, а также использование цементно-песчаной смеси снижает проникающую способность раствора, что отрицательно отражается на несущей способности уплотненного участка грунта.Known technical solutions provide soil compaction on dispersed bonded soils, which limits the scope of their application, and the use of cement-sand mixture reduces the penetration of the solution, which negatively affects the bearing capacity of the compacted soil.
Раскрытие изобретенияDisclosure of invention
Технической задачей настоящих изобретений является расширение функциональных возможностей за счет уплотнения не только дисперсных связанных грунтов - глин, суглинков, супесей, но и несвязанных дисперсных грунтов - песков, а также насыпных (техногенных) грунтов за счет режима нагнетания раствора в грунт при выборе качественной характеристики раствора, обеспечивающей его высокую проникающую способность, а также - использования средств, обеспечивающих создание массива грунта армированного единым каркасом из затвердевшего раствора. При этом обеспечивается повышение несущей способности грунта, эффективное закрепление в грунтовом едином массиве оползневых склонов с образованием в нем каркаса, снижение материалоемкости на технологический процесс, а также повышение темпов производства работ.The technical task of the present invention is the expansion of functionality by compaction of not only dispersed bonded soils - clays, loams, loamy sand, but also unbound dispersed soils - sand, as well as bulk (man-made) soils due to the mode of pumping the solution into the soil when choosing a quality solution , providing its high penetrating ability, as well as - the use of tools to ensure the creation of an array of soil reinforced with a single frame from the hardened solution. This ensures an increase in the bearing capacity of the soil, effective fixing in a single soil massif of landslide slopes with the formation in it frame, reducing material consumption for the process, as well as increasing the pace of work.
Достигается это тем, что способ уплотнения грунта включает нагнетание цементного раствора через инъекторы в виде перфорированных труб с одновременно разрушаемыми заглушками перфорации, осуществляемое через или под расположенную на дисперсном грунте бетонную плиту в виде пригруза или с размещенным на ней пригрузом с обеспечением гидроразрыва грунта при давлении гидроразрыва 3,0-20,0 атм. При этом, после гидроразрыва грунта цементным раствором осуществляют обжатие грунта путем расширения трещин гидроразрыва за счет подачи цементного раствора. Подачу цементного раствора для расширения трещин гидроразрыва можно осуществлять непрерывно в пульсирующем режиме. При установке инъекторов, расстояние между их продольными осями выбирают из диапазона 2,0-4,0 м при глубине инъектирования 3,0-8,0 м. В случае уплотнения глинистых обводненных грунтов или водонасыщенных суглинков и супесей осуществляют изменение, по крайней мере на одну категорию, их консистенции за счет отжатия и отвода содержащейся в них воды. В способе уплотнения грунта инъекторы в плане располагают, как вариант, рядами, а подачу цементного раствора в их рядах осуществляют от центра к периферии, предпочтительно по спирали в плане, последовательно в каждый инъектор или с шагом через 1-3 инъектора. Возможно, как другой вариант, расположение инъекторов в плане рядами, при а подаче цементного раствора в их рядах осуществляемой последовательно от центра к периферии, предпочтительно в радиальном в плане направлении, последовательно в каждый инъектор или с шагом через 1-3 инъектора в радиальном направлении или с чередованием между смежными инъекторами в смежных радиальных направлениях.This is achieved by the fact that the method of compaction of the soil involves injecting cement mortar through injectors in the form of perforated pipes with simultaneously destructible perforation plugs, carried out through or under a concrete slab in the form of a load or with a load placed on it to ensure hydraulic fracturing of the soil under hydraulic fracturing pressure 3.0-20.0 atm. In this case, after hydraulic fracturing of the soil with cement mortar, soil compression is carried out by expanding hydraulic fractures due to the supply of cement mortar. The supply of cement mortar to expand hydraulic fractures can be carried out continuously in a pulsating mode. When installing injectors, the distance between their longitudinal axes is selected from a range of 2.0–4.0 m with an injection depth of 3.0–8.0 m. In the case of compaction of clay flooded soils or water-saturated loams and sandy loams, a change of at least one category, their consistency by squeezing and draining the water contained in them. In the method of compacting the soil, the injectors in the plan are arranged in rows, as an option, and the cement mortar in their rows is supplied from the center to the periphery, preferably in a spiral plan, sequentially into each injector or in increments of 1-3 injectors. It is possible, as another option, the arrangement of injectors in the plan in rows, while supplying cement mortar in their rows is carried out sequentially from the center to the periphery, preferably in the direction radial in plan, sequentially into each injector or in increments of 1-3 injectors in the radial direction or alternating between adjacent injectors in adjacent radial directions.
В устройстве для осуществления описанного выше способа уплотнения грунта поставленная задача достигается тем, что устройство для инъектирования цементного раствора выполнено в виде перфорированной по боковой поверхности трубы, отверстия перфорации которой заглушены одновременно разрушаемыми при заданном давлении цементного раствора заглушками, выполненными в виде перекрывающей отверстия перфорации ленты, расположенной по спирали или в виде колец. При этом лента может быть выполнена с липким слоем, обращенным к перфорированной трубе, а заглушки могут быть образованы несколькими слоями ленты, количество которых определено заданной величиной давления гидроразрыва в грунте. В устройстве для инъектирования цементного раствора перфорированная труба снабжена не разрушаемой при давлении гидроразрыва нижней торцевой заглушкой.In the device for implementing the method of soil compaction described above, the task is achieved in that the device for injecting cement mortar is made in the form of a perforated pipe on the side surface, the perforation holes of which are plugged at the same time with plugs that are destructible at a given cement mortar pressure, made in the form of a tape covering the perforation hole, located in a spiral or in the form of rings. In this case, the tape can be made with an adhesive layer facing the perforated pipe, and the plugs can be formed by several layers of tape, the amount of which is determined by the specified value of the fracturing pressure in the ground. In the device for injecting cement mortar, the perforated pipe is provided with a bottom end cap that is not destructible at fracturing pressure.
Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings
На фиг.l представлен инъектор с перфорированной боковой поверхностью, отверстия которой закрыта разрушаемыми заглушками (вариант спирального расположения ленты - верхняя часть и вариант кольцевого расположения ленты - нижняя часть);Figure l shows an injector with a perforated side surface, the openings of which are closed by destructible plugs (a variant of the spiral arrangement of the tape - the upper part and the variant of the ring arrangement of the tape - the lower part);
На фиг.2 представлена схема расположения инъекторов в плане и направление подачи в них раствора А- радиально, Б- по спирали.Figure 2 presents the layout of the injectors in plan and the direction of supply of the solution A- in them radially, B- in a spiral.
Вариант осуществления изобретенийEmbodiment
Способ уплотнения грунта включает нагнетание цементного раствора через инъекторы 1 в виде труб с отверстиями (перфорацией) 2 на боковой поверхности. Отверстия 2 перекрыты разрушаемыми заглушками 3. Давление, обеспечивающее гидроразрыв грунта - 3,0-20,0 атм. определено в соответствии с расширенными категориями грунта и особенностями закрепления его на откосах. Уменьшение давления не приводит к гидроразрыву, а увеличение - отрицательно сказывается на экономических показателях, требуя высоких характеристик оборудования и увеличивая расход раствора. Подачу цементного раствора для расширения трещин гидроразрыва можно осуществлять непрерывно в пульсирующем режиме. При установке инъекторов, расстояние между их продольными осями выбирают из диапазона 2,0-4,0 м, что обусловлено работой на различных категориях грунта при глубине инъектирования 3,0-8,0 м, что в ряде случаев требует наращивания инъектора по длине. При уплотнении глинистых обводненных грунтов или водонасыщенных суглинков и супесей осуществляют отжатие и отвода содержащейся в них воды. При таком уплотнении грунта инъекторы в плане располагают, как вариант, рядами, а подачу цементного раствора в их рядах осуществляют от центра к периферии, предпочтительно по спирали в плане (фиг.2 - «Б»), последовательно в каждый инъектор или с шагом через 1-3 инъектора. Возможно, как другой вариант (фиг.2 - «A»), расположение инъекторов в плане рядами, а при подаче цементного раствора в их рядах осуществляемой последовательно от центра к периферии, предпочтительно в радиальном в плане направлении, последовательно в каждый инъектор или с шагом через 1-3 инъектора в радиальном направлении или с чередованием между смежными инъекторами в смежных радиальных направлениях. Одновременное разрушение заглушек обеспечивает образование гидроразрыва в объеме грунта во всех направлениях. Заглушки 3 выполнены в виде перекрывающей отверстия 2 перфорации ленты, расположенной по спирали (фиг. 1) или в виде колец. Лента заглушек 2 выполнена с липким слоем, обращенным к перфорированной трубе. Заглушки 2 образованы, как правило, несколькими слоями ленты, количество которых определено заданной величиной давления гидроразрыва в грунте. В нижней части трубы размещена не разрушаемая при давлении гидроразрыва нижняя торцевая заглушка 4.The method of compaction of the soil includes the injection of cement through injectors 1 in the form of pipes with holes (perforations) 2 on the side surface. The holes 2 are blocked by destructible plugs 3. The pressure providing hydraulic fracturing of the soil is 3.0-20.0 atm. determined in accordance with the extended categories of soil and the features of fixing it on the slopes. A decrease in pressure does not lead to hydraulic fracturing, and an increase negatively affects economic performance, requiring high performance equipment and increasing the flow rate of the solution. The supply of cement mortar to expand hydraulic fractures can be carried out continuously in a pulsating mode. When installing injectors, the distance between their longitudinal axes is selected from the range of 2.0–4.0 m, which is due to work on various categories of soil with an injection depth of 3.0–8.0 m, which in some cases requires an extension of the injector in length. When compaction of clay flooded soils or water-saturated loams and sandy loams, the water contained in them is pressed and drained. With this compaction of the soil, the injectors in the plan are arranged, as an option, in rows, and the cement mortar in their rows is supplied from the center to the periphery, preferably in a spiral in the plan (Fig. 2 - “B”), sequentially into each injector or in steps of 1-3 injectors. Perhaps, as another option (figure 2 - "A"), the location of the injectors in the plan in rows, and when applying cement in their rows is carried out sequentially from the center to the periphery, preferably in the direction radial in the plan, sequentially into each injector or in increments of 1-3 injectors in the radial direction or alternating between adjacent injectors in adjacent radial directions. The simultaneous destruction of the plugs ensures the formation of hydraulic fracturing in the soil in all directions. The plugs 3 are made in the form of an overlapping hole 2 of the perforation of the tape located in a spiral (Fig. 1) or in the form of rings. The tape of the plugs 2 is made with a sticky layer facing the perforated pipe. The plugs 2 are formed, as a rule, by several layers of tape, the amount of which is determined by a given value of hydraulic fracture pressure in the soil. In the lower part of the pipe, the lower end cap 4, which is not destroyed under hydraulic fracturing pressure, is placed.
Включение в область применения песков и техногенных грунтов стало возможным благодаря образованию трещин гидроразрыва, т. к. без трещин гидроразрыва цементный раствор проникал в поры песчаного грунта, не уплотняя его. Нагнетание осуществляется при наличии над укрепленным массивом фундаментной плиты и нескольких (2-Зx) этажей здания. Фундаментная плита является экраном, препятствующим выходу раствора из массива грунта, а наличие нескольких этажей создает пригруз, который позволяет создать давление, т.к. при отсутствии плиты и пригруза нагнетание уплотняющего раствора приводит к поднятию (вспучиванию) грунтовой толщи над точкой инъецирования и иногда к прорыву цементного раствора на поверхность. С целью обеспечения образования трещин гидроразрыва инъекторы обматывают лентой, например скотчем, в несколько слоев. Количество слоев скотча зависит от необходимого давления, при котором образуются трещины гидроразрыва. В результате нагнетания давление в шлангах и инъекторе повышается до давления гидроразрыва, характерного для данного типа грунта и после разрыва скотча раствор мгновенно попадает в массив грунта и образует трещины гидроразрыва. Шаг и глубина расположения инъекторов зависят от свойств грунтовой толщи, нагрузок от сооружения и мощности сжимаемой толщи. Объемы нагнетания зависят от пористости данных грунтов и нагрузки от конкретного сооружения. Если мелкодисперсный цементный раствор слишком жидкий, то в песчаных грунтах не образуются трещины гидроразрыва, а происходит проникновение цементного молочка в поры грунта по принципу классической цементации. Если раствор слишком вязкий, то трещины гидроразрыва не образуются вообще и происходит расширение стенок скважины и уплотнение грунта вокруг скважины. Осуществляется это следующим образом.The inclusion of sand and industrial soils in the field of application became possible due to the formation of hydraulic fractures, because without hydraulic fractures, the cement slurry penetrated the pores of the sandy soil without compacting it. Pumping is carried out if there is a foundation plate over several fortified massifs and several (2-Зx) floors of the building. The base plate is a screen that prevents the solution from leaving the massif of soil, and the presence of several floors creates a load that allows you to create pressure, because in the absence of a slab and a load, the injection of a compacting solution leads to a rise (swelling) of the soil stratum above the injection point and sometimes to a breakthrough of the cement mortar to the surface. In order to ensure the formation of hydraulic fractures, the injectors are wrapped in tape, for example with adhesive tape, in several layers. The number of layers of adhesive tape depends on the required pressure at which fractures are formed. As a result of injection, the pressure in the hoses and the injector rises to the hydraulic fracture pressure characteristic of this type of soil and after the adhesive tape ruptures, the solution instantly enters the soil mass and forms hydraulic fractures. The pitch and depth of the location of the injectors depend on the properties of the soil stratum, the loads from the structure and the power of the compressible stratum. The injection volumes depend on the porosity of these soils and the load from a particular structure. If the finely dispersed cement mortar is too liquid, then hydraulic fractures do not form in sandy soils, but cement milk penetrates into the soil pores according to the principle of classical cementation. If the solution is too viscous, hydraulic fractures do not form at all and the walls of the well expand and the soil around the well becomes denser. It is carried out as follows.
Вскрывается котлован на отметку заложения фундаментной плиты. Обустраивается стандартная бетонная подготовка. После твердения бетонной подготовки с нее осуществляется бурение лидерных скважин. В лидерные скважины опускают инъекторы (перфорированная труба) диаметром 30-50 мм с шагом - 2,5x2,5 - 3,0x3,0 метра на глубину распространения слабых грунтов в пределах сжимаемой зоны. Соединение инъектора и бетонной подготовки лакируется специальным цементным раствором. Выпуск инъектора над фундаментной плитой составляет 5-10 см. После этого вяжется арматурный каркас согласно проекту обустройства фундаментной плиты. После обустройства фундаментной плиты через арматурный каркас наращивают инъектора глухими трубами таким образом, чтобы инъектора возвышались на 10-20 см над будущей фундаментной плитой и фундаментная плита заливается бетоном. Инъектора перед опусканием обматываются скотчем для создания давления гидроразрыва. После обустройства фундаментной плиты возводятся 2-3 этажа здания для создания необходимого пригруза, т.к. в противном случае нагнетание уплотняющего раствора приведет не к уплотнению грунта, а к поднятию здания. Нагнетание уплотняющего цементного раствора производится при давлении гидроразрыва, характерного для данного типа грунта. В результате образуются трещины гидроразрыва длиной 2-3 метра в наиболее ослабленных зонах массива грунта. Продолжающий поступать в трещины гидроразрыва уплотняющий раствор расширяет их и расширяющая трещина начинает работать как внутримассивный домкрат, уплотняя вокруг себя массив грунта. При уплотнении глинистых обводненных и водонасыщенных суглинков и супесей происходит отжатие воды и, соответственно, изменение их консистенции. Консистенция глинистых грунтов меняется на 2 категории, т.е. если грунты были текучепластичными, они становятся тугопластичными, а если мягкопластичными, то полутвердыми. Застывший уплотняющий раствор в трещинах гидроразрыва, которые соединяются между собой, образует единый армированный каркас. После окончания процесса нагнетания, кран, установленный на инъекторе перекрывается, т.к. в противном случае упругие деформации массива грунта вытолкнут уплотняющий раствор через трещины гидроразрыва и инъектор обратно и уплотнение произойдет лишь частично. Кран остается закрытым до момента схватывания уплотняющего раствора. После твердения уплотняющего раствора инъектор срезают заподлицо с фундаментной плитой.The foundation pit is opened to the level of the foundation plate. Standard concrete preparation is being arranged. After hardening of concrete preparation, leader wells are drilled from it. Injectors (perforated pipe) with a diameter of 30-50 mm are lowered into the leader wells in increments of 2.5x2.5 - 3.0x3.0 meters to the depth of propagation of soft soils within the compressible zone. The connection of the injector and concrete preparation is varnished with a special cement mortar. The release of the injector above the foundation slab is 5-10 cm. After that, the reinforcing cage is knitted according to the design of the foundation slab. After arranging the foundation plate through the reinforcing cage, the injectors are expanded with blind pipes so that the injectors rise 10-20 cm above the future foundation plate and the foundation plate is poured with concrete. Before lowering, the injector is wrapped with tape to create hydraulic fracturing pressure. After arranging the base plate, 2-3 floors of the building are erected to create the necessary load, because otherwise, the injection of the sealing solution will not lead to soil compaction, but to the rise of the building. The injection of cementitious cement slurry is carried out at a fracturing pressure characteristic of this type of soil. As a result, hydraulic fractures form 2-3 meters long in the most weakened areas of the soil mass. The compaction solution, which continues to enter the fractures, expands them and the expanding crack begins to work as an intramuscular jack, compacting an array of soil around itself. When compacting clay flooded and water-saturated loams and sandy loams, water is squeezed out and, accordingly, their consistency changes. The consistency of clay soils changes into 2 categories, i.e. if the soils were fluid plastic, they become stiff, and if soft plastic, they are semi-solid. Frozen sealing solution in hydraulic fractures, which are interconnected, forms a single reinforced frame. After the completion of the injection process, the valve installed on the injector is closed, because otherwise, the elastic deformations of the soil mass will be pushed out by the sealing solution through hydraulic fractures and the injector and the compaction will only partially occur. The valve remains closed until the sealing solution has set. After hardening of the sealing solution, the injector is cut flush with the base plate.
В результате произведенных действий происходит следующее:As a result of the actions taken, the following occurs:
• Дисперсные грунты уплотняются, а глинистые дисперсные грунты при этом меняют свою консистенцию на более твердые категории. В результате чего все физико-механические свойства улучшаются в 1,5-2 раза.• Dispersed soils are compacted, while clay dispersed soils at the same time change their texture to harder categories. As a result, all physical and mechanical properties are improved 1.5-2 times.
• Массив грунта содержит в себе застывший уплотняющий раствор, который образует единый армированный каркас, повышающий (за счет наличия жестких включений) показатели физико-механических свойств еще в 1,3-1,5 раза.• The soil mass contains a hardened compacting solution, which forms a single reinforced cage, which increases (due to the presence of hard inclusions) indicators of physical and mechanical properties by another 1.3-1.5 times.
• Инъекторы, замоноличенные в фундаментной плите, из которых выходят жесткие включения застывшего в трещинах гидроразрыва уплотняющего раствора превращаются в корневидные сваи, которые принимают на себя часть нагрузки. При этом опыты, проведенные по оценки несущей способности корневидных свай, показывают, что их несущая способность составляет не менее 7-8 тонн.• Injectors, monolithic in the foundation plate, from which hard inclusions of the compacting mortar solidified in the hydraulic fractures are transformed into root piles, which take part of the load. At the same time, experiments conducted to assess the bearing capacity of root piles show that their bearing capacity is at least 7-8 tons.
Таким образом, образовавшаяся свайно-каркасная система в уплотненном массиве грунта работает как единое целое и значительно повышает несущую способность и надежность основания в целом.Thus, the resulting pile-frame system in a compacted mass of soil works as a whole and significantly increases the bearing capacity and reliability of the base as a whole.
Применение именно этой свайно-каркасной системы в уплотненном массиве грунта позволяет при меньших затратах на материале получать надежное и эффективно-действующее основание. Экономия достигается за счет увеличения шага расположения инъекторов и уменьшения объема нагнетания. Надежность и эффективность повышается за счет работы корневидных свай.The use of this particular pile-frame system in a compacted soil mass makes it possible, at lower material costs, to obtain a reliable and efficient-functioning base. Savings are achieved by increasing the pitch of the location of the injectors and reducing the injection volume. Reliability and efficiency are enhanced by the operation of root piles.
Пример 1.Example 1
В массиве слабых мягкопластичных суглинков было произведено укрепление грунта под фундаментами строящегося здания жилого дома с шагом 3,5м х 3,5м на глубину 5 метров. Через 160 инъекторов было произведено нагнетание слабовязкого (жидкого) раствора под давлением гидроразрыва, характерного для данных грунтов (12 атм). В результате образовались трещины гидроразрыва, которые при дальнейшем нагнетании расширялись и уплотняли мягкопластичные суглинки. Застывший цементный раствор образовал армирующий каркас в уплотненном и улучшенном массиве грунта.In an array of weak soft plastic loams, soil was strengthened under the foundations of the building under construction with a step of 3.5 m x 3.5 m to a depth of 5 meters. Through 160 injectors, a weakly viscous (liquid) solution was injected under the hydraulic fracturing pressure characteristic of these soils (12 atm). As a result, hydraulic fractures formed, which, with further injection, expanded and compacted soft-plastic loams. The hardened cement mortar formed a reinforcing cage in a compacted and improved soil mass.
Пример 2. На оползнеопасном склоне, сложенном насыпными и тугопластичными суглинками естественного сложения, погружаются инъектора с шагом 4x4м на глубину от 3-х до 8 метров и через них осуществляется нагнетание слабовязкого цементного раствора под давлением гидроразрыва - 7 атм. Дальнейшее нагнетание цементного раствора через трещины гидроразрыва приводит к уплотнению грунта и образованию единого армирующего каркаса, наличие которого позволит полностью устранить возможность возникновения оползня. Example 2 On a landslide-hazardous slope, folded with loose and refractory clay loams of natural composition, injectors are immersed with a step of 4x4m to a depth of 3 to 8 meters and through them a low-viscosity cement mortar is injected under hydraulic fracturing pressure of 7 atm. Further injection of cement mortar through hydraulic fractures leads to compaction of the soil and the formation of a single reinforcing cage, the presence of which will completely eliminate the possibility of a landslide.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ CLAIM
1. Способ уплотнения грунта, включающий нагнетание цементного раствора через инъекторы в виде перфорированных труб с одновременно разрушаемыми заглушками перфорации, осуществляемое через или под расположенную на дисперсном грунте бетонную плиту в виде пригруза или с размещенным на ней пригрузом с обеспечением гидроразрыва грунта при давлении гидроразрыва 3,0-20,0 атм.1. A method of compaction of the soil, including pumping cement mortar through injectors in the form of perforated pipes with simultaneously destructible perforation plugs, carried out through or under a concrete slab in the form of a load or with a load placed on it to ensure hydraulic fracturing of the soil at a fracture pressure of 3, 0-20.0 atm.
2. Способ уплотнения грунта по п.l, в котором после гидроразрыва грунта цементным раствором осуществляют обжатие грунта путем расширения трещин гидроразрыва за счет подачи цементного раствора.2. The method of compaction of soil according to claim 1, in which, after hydraulic fracturing of the soil with cement mortar, the soil is compressed by expanding hydraulic fractures due to the supply of cement mortar.
3. Способ уплотнения грунта по п.2, в котором подачу цементного раствора для расширения трещин гидроразрыва осуществляют непрерывно в пульсирующем режиме.3. The method of compaction of soil according to claim 2, in which the supply of cement for expansion of hydraulic fractures is carried out continuously in a pulsating mode.
4. Способ уплотнения грунта по п.l, в котором расстояние между продольными осями инъекторов выбирают из диапазона 2,0-4,0 м . при глубине инъектирования 3,0-8,0 м4. The method of compaction of soil according to claim 1, wherein the distance between the longitudinal axes of the injectors is selected from a range of 2.0-4.0 m. with an injection depth of 3.0-8.0 m
5. Способ уплотнения грунта по п.2, в котором при уплотнении глинистых обводненных грунтов или водонасьпценных суглинков и супесей осуществляют изменение, по крайней мере на одну категорию, их консистенции за счет отжатия и отвода содержащейся в них воды.5. The method of compaction of soil according to claim 2, in which when compaction of clay watered soils or watery loamy loam and sandy loam, they change at least one category of their consistency by squeezing and draining the water contained in them.
6. Способ уплотнения грунта по п.l или 5, в котором инъекторы в плане располагают рядами, а подачу цементного раствора в их рядах осуществляют от центра к периферии, предпочтительно по спирали в плане, последовательно в каждый инъектор или с шагом через 1-3 инъектора.6. The method of compaction of soil according to claim 1 or 5, in which the injectors are arranged in rows in plan and the cement mortar in their rows is supplied from the center to the periphery, preferably in a spiral plan, sequentially into each injector or in steps of 1-3 injector.
7. Способ уплотнения грунта по п.l или 5, в котором инъекторы в плане располагают рядами, а подачу цементного раствора в их рядах осуществляют последовательно от центра к периферии, предпочтительно в радиальном в плане направлении, последовательно в каждый инъектор или с шагом через 1-3 инъектора в радиальном направлении или с чередованием между смежными инъекторами в смежных радиальных направлениях.7. The method of compaction of soil according to claim 1, wherein the injectors are arranged in rows in plan and the cement mortar in their rows is supplied sequentially from the center to the periphery, preferably in a direction radial in plan, sequentially into each injector or in increments of 1 -3 injectors in the radial direction or alternating between adjacent injectors in adjacent radial directions.
8. Устройство для инъектирования цементного раствора способом по п.l, выполненное в виде перфорированной по боковой поверхности трубы, отверстия перфорации которой заглушены одновременно разрушаемыми при заданном давлении цементного раствора заглушками, выполненными в виде перекрывающей отверстия перфорации ленты, расположенной по спирали или в виде колец.8. A device for injecting a cement mortar by the method according to claim 1, made in the form of a hole perforated along the side surface of a pipe the perforations of which are plugged at the same time with plugs that are destructible at a given cement mortar pressure and are made in the form of an overlapping hole in the perforation of a tape arranged in a spiral or in the form of rings.
9. Устройство для инвестирования цементного раствора по п.8, в котором лента выполнена с липким слоем, обращенным к перфорированной трубе.9. The device for investing cement mortar according to claim 8, in which the tape is made with an adhesive layer facing the perforated pipe.
10. Устройство для инъектирования цементного раствора по п.8 или 9, в котором заглушки образованы несколькими слоями ленты, количество которых определено заданной величиной давления гидроразрыва в грунте.10. A device for injecting a cement mortar according to claim 8 or 9, in which the plugs are formed by several layers of tape, the amount of which is determined by a given value of hydraulic fracturing pressure in the soil.
11. Устройство для инъектирования цементного раствора по п.l, в котором перфорированная труба снабжена не разрушаемой при давлении гидроразрыва нижней торцевой заглушкой. 11. A device for injecting a cement mortar according to claim 1, in which the perforated pipe is provided with a bottom end cap that is not destructible under hydraulic fracturing pressure.
PCT/RU2006/000181 2006-04-05 2006-04-12 Soil compacting method and a device for carrying out said method WO2007114727A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2006110994/03A RU2324788C2 (en) 2006-04-05 2006-04-05 Method of compressing soil and device for its implementation
RU2006110994 2006-04-05

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2007114727A1 true WO2007114727A1 (en) 2007-10-11

Family

ID=38563915

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2006/000181 WO2007114727A1 (en) 2006-04-05 2006-04-12 Soil compacting method and a device for carrying out said method

Country Status (2)

Country Link
RU (1) RU2324788C2 (en)
WO (1) WO2007114727A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108169072A (en) * 2017-12-15 2018-06-15 北京市建设工程质量第二检测所有限公司 A kind of cement normal consistency water consumption assay method

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2487976C1 (en) * 2011-11-07 2013-07-20 Александр Васильевич Лубягин Method to strengthen foundation bases in seismically dangerous areas
RU2616631C1 (en) * 2016-01-13 2017-04-18 Михаил Анатольевич Чирва Method of the excavation pit walls shoring by the leader backfill layer
RU2757901C1 (en) * 2020-12-23 2021-10-22 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Кузбасский государственный технический университет имени Т.Ф. Горбачева» (КузГТУ) Method for waterproofing of operated underground structure in waterlogged soils

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1294910A1 (en) * 1985-01-08 1987-03-07 МГУ им.М.В.Ломоносова Method of refining a body of sagging loess soil in foundation of buildings or structures
US5005649A (en) * 1990-02-28 1991-04-09 Union Oil Company Of California Multiple fracture production device and method
RU2015247C1 (en) * 1991-12-27 1994-06-30 Осипов Виктор Иванович Method for compaction of loessial soils in bases of buildings and structures
RU2059044C1 (en) * 1991-12-27 1996-04-27 Осипов Виктор Иванович Method for compacting dispersed soils

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1294910A1 (en) * 1985-01-08 1987-03-07 МГУ им.М.В.Ломоносова Method of refining a body of sagging loess soil in foundation of buildings or structures
US5005649A (en) * 1990-02-28 1991-04-09 Union Oil Company Of California Multiple fracture production device and method
RU2015247C1 (en) * 1991-12-27 1994-06-30 Осипов Виктор Иванович Method for compaction of loessial soils in bases of buildings and structures
RU2059044C1 (en) * 1991-12-27 1996-04-27 Осипов Виктор Иванович Method for compacting dispersed soils

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108169072A (en) * 2017-12-15 2018-06-15 北京市建设工程质量第二检测所有限公司 A kind of cement normal consistency water consumption assay method

Also Published As

Publication number Publication date
RU2006110994A (en) 2007-10-10
RU2324788C2 (en) 2008-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2020175844A1 (en) Construction method for underwater concrete block structure
KR101259364B1 (en) Ground reinforcing apparatus
CN104532957B (en) Existing building sets up basement reversed construction method
KR100982951B1 (en) Reinforcement method of ground concrete being executed in advance
CN110616740A (en) Structure for expanding subway section in subway mine method construction interval and construction method thereof
CS238291B1 (en) Compacted deep foundation and method and equipment for its construction
RU2324788C2 (en) Method of compressing soil and device for its implementation
RU2331736C1 (en) Method for improving massive of loessial collapsible soil in base of buildings and structures
KR101135163B1 (en) Grout injection and replacement device and the soft ground foundation concrete pile using the same method
KR100455915B1 (en) Micropile type packer and method for constructing micropile of pressure type using the micropile type packer
KR100991248B1 (en) Foundation construction method of micro pile using pack and pile used in the same
KR100781492B1 (en) Structure of retaining wall, and construction methods for the same
RU2550620C1 (en) Method for construction of injection pile
RU55796U1 (en) DEVICE FOR SOIL SEALING AND SOIL BASIS WITH TECHNOGENIC FRAME
KR940002457B1 (en) Method and apparatus for increasing bearing capacity of soft soil and constructing cutoff wall
RU2238366C1 (en) Method of injection pile building
CN1042158C (en) Injecting method for steel rod concrete prefabricated pile end
WO2007114728A1 (en) Soil compacting device and a foundation soil provided with a technogenic frame
RU2795924C2 (en) Method for strengthening structurally unstable soils with karst formations and/or water-saturated soils using micropiles and injectors for forming micropiles
WO2009139510A1 (en) Construction method for continuous cut-off wall using overlap casing
RU2263745C1 (en) Method for injection pile building (variants)
CN109778873A (en) Ejection for water plugging method and device between a kind of fender post
RU2757901C1 (en) Method for waterproofing of operated underground structure in waterlogged soils
RU2698783C2 (en) Method of constructing deep foundations and deep foundation
KR100638841B1 (en) Method for constructing cellar

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 06799633

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 06799633

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1