цементационный раствор: Композиция, в состав которой входят цемент, вода и различные добавки – инертные и химические (стабилизирующие, пластифицирующие, противоморозные и др).
3.34 цементный раствор: Цементно-водная суспензия.
3.35 циркуляционный способ нагнетания раствора: Способ, при котором часть нагнетаемого насосом раствора возвращается в расходную ёмкость из нагнетательной линии или цементируемой скважины.
3.36 чаша оттаивания: Толща оттаянного грунта, ограниченная изотермической поверхностью с температурой фазового перехода.
4 Обозначения и сокращения
В/Ц – Водоцементное отношение
ОТДВ – Особо тонкодисперсное вяжущее
ППР – Проект производства работ
РД – Рабочая документация
РРВПП – Раствор с регулируемым временем потери подвижности
РРУ – Рабочий растворный узел
РУ – Растворный узел
ЦРУ – Центральный растворный узел
5 Общие требования к производству цементационных работ
5.1 Цементационные работы, производимые для строящихся сооружений, следует выполнять до подъёма уровня верхнего бьефа гидротехнического сооружения.
При выполнении цементационных работ после частичного или полного подъёма уровня верхнего бьефа производителем работ должны учитываться изменения условий производства работ, вызванные увеличением напора.
5.2 Цементационные работы должны быть закончены до устройства дренажа основания сооружения. В случае невозможности выполнения этого требования должны проводиться мероприятия, учитывающие возможность засорения дренажа цементным раствором, например постоянная промывка дренажных скважин в процессе выполнения цементации.
5.3 Конструкции сооружений, где будут проводиться цементационные работы в подземных условиях, должны удовлетворять следующим требованиям:
- подземные помещения и выработки (штольни, галереи, потерны, туннели) для возможности производства из них цементационных работ должны иметь высоту не менее 2,5 м и ширину не менее 2,0 м;
- цементационные галереи и штольни должны иметь шламосборники и шламоотводные лотки с уклоном 0,01-0,03 в сторону шламосборника. Они должны обеспечивать возможность промывки лотков и транспортировки шлама за пределы подземного помещения (выработки).
5.4 Цементация грунтов, как правило, должна выполняться под пригрузкой, создаваемой вышележащими естественными грунтами, телом сооружения или специальной бетонной плитой.
Вес, деформационные свойства, несущая способность и водопроницаемость пригрузочного слоя должны обеспечивать проведение цементации при проектном давлении раствора без нарушения сплошности пригрузочного слоя и без утечки цементного раствора на поверхность или в пригрузочный слой.
5.5 В пределах пригрузочного слоя, сложенного неустойчивыми грунтами, цементационные скважины следует оборудовать трубами с заливкой затрубного пространства цементным раствором.
5.6 Нагнетание растворов в трещиноватые, крупнообломочные грунты и гравелистые пески следует производить под пригрузкой, в качестве которой используются залегающие над областью инъекции грунты, само сооружение или специально уложенные бетонные плиты, которые по весу и прочностным свойствам не должны подвергаться разрушению с выходами реагентов на поверхность.
5.7 Давление при нагнетании растворов в трещиноватые, крупнообломочные и гравелистые песчаные грунты должно устанавливаться проектной документацией и корректироваться по результатам опытно-производственной цементации. Величина предельно допустимого давления при нагнетании должна исключать возможность образования разрывов пород и распространения растворов за пределы закрепляемой зоны.
5.8 При проведении цементации под бетонными и железобетонными сооружениями или под бетонной плитой должно быть обеспечено выполнение следующих требований:
- водопроницаемые швы в бетоне должны быть уплотнены (гидроизолированы);
- цементация грунтов допускается после достижения бетоном сооружения (плиты) заданной в проектной документации прочности.
6 Требования к рабочей и организационно-технологической документации на цементационные работы
6.1 Цементационные работы должны выполняться по РД, согласованной генеральной проектной организацией и утверждённой организацией-заказчиком. Изменения в РД могут вноситься только организацией-разработчиком.
6.2 В рабочей документации по противофильтрационной, укрепительной и заполнительной цементации должны содержаться следующие сведения:
- схема размещения цементационных скважин с разбивкой их по рядам и очередям обработки, указанием обозначения каждой скважины, указание количества, взаимного расположения и глубины скважин;
- расстояния между рядами скважин и последовательности цементации рядов;
- конструкция цементационных скважин – диаметр, обсадка, глубина бурения, угол отклонения от вертикали, направление в плане;
- конструкция тела сооружения или пригрузочной плиты при выполнении цементации по 5.4;
- значение предельного давления нагнетания;
- назначение последовательности этапов инъекционного давления по глубине цементационных скважин;
- конструкция и размещение труб-кондукторов в бетоне для бурения скважин;
- материалы для цементации (заполнительной, укрепительной, противофильтрационной);
- указания по опытно-производственной цементации;
- составы нагнетаемых растворов, технология их приготовления и нагнетания;
- потребности в материалах для цементации и удельный расход материалов на 1 м2 поверхности;
- выбор способа производства работ по приготовлению и нагнетанию раствора;
- выбор оборудования для бурения, промывки и цементации скважин;
- составление проекта цементационной установки (передвижной или стационарной).
- требуемое конечное удельное водопоглощение зацементированных грунтов – контрольный критерий достаточности цементации – по отдельным участкам, сооружениям или в целом по объекту;
- указания по проведению геофизического контроля состояния цементируемых грунтов до цементации и после её выполнения;
6.3 В организационно-технологической документации – проекте производства работ (ППР) - должны содержаться следующие сведения:
- календарный план (график);
- конструкция и схема размещения растворного узла, схема прокладки раствороводов;
- данные о конструкции скважин;
- данные о длине одновременно инъецируемых зон в скважинах, последовательности обработки скважин;
- данные о номенклатуре и характеристиках применяемых материалов и сведения о потребностях в них;
- данные о расчетных значения параметров, уточняемые на этапе опытных работ;
- порядок проведения опытно- производственной цементации;
- давление нагнетания при гидравлическом опробовании;
- порядок проведения многоступенчатого гидравлического опробования;
- рекомендуемое оборудование и приборы с их характеристиками;
- порядок и технология приготовления нагнетаемых растворов (суспензий);
- давление нагнетания растворов при цементации;
- порядок сгущения растворов в процессе их нагнетания;
- давление отказа в поглощении раствора скважиной;
- указания по наблюдению за деформациями поверхности грунтов при проведении цементации;
- указания по выполнению работ в экстремальных условиях – при отрицательных или очень высоких положительных температурах и др.;
- порядок и методы проведения контроля качества и приемки выполняемых работ;
- охране окружающей среды и технике безопасности;
- перечень документации, оформляемой при производстве работ по цементации.
6.4 В случаях, когда цементация будет проводиться в особых условиях (рассмотрены в разделе 19), РД и ППР должны дополнительно содержать конструктивные и технологические решения, обеспечивающие возможность выполнения цементации в таких условиях.
6.5 Технология производства цементационных работ в мёрзлых породах должна назначаться с учётом изменения температурного и фильтрационного режимов основания и береговых примыканий, а также осадок основания при его оттаивании и эксплуатации гидpoтехничecких сооружений. В РД и ППР должны быть определены:
– необходимость предварительного отогрева основания и границы зон отогрева;
– технология работ по отогреву и цементации основания, включая рецептуру инъекционных растворов;
– состав и способы контроля температурного режима основания при производстве работ.
7 Опытно-производственные работы
7.1 Опытно-производственная цементация грунтов должна назначаться в начальной стадии цементационных работ в том случае, если в период изысканий опытные цементационные работы не проводились.
Скважины для проведения опытно-производственной цементации должны быть выделены из числа скважин, намеченных проектом; бурение и цементацию выделенных скважин следует выполнять в первую очередь.
7.2 При опытном нагнетании начальные составы инъекционных растворов для укрепительной цементации пород должны назначаться в зависимости от величин удельного водопоглощения, полученных при испытании скважин нагнетанием воды. Удельное водопоглощение должно определяться во всех скважинах.
При заполнительной цементации удельное водопоглощение в скважинах не определяется.
7.3 Опытную цементацию необходимо начинать с использования жидких инъекционных растворов (В/Ц равно 8 или 10) для заполнения тонких трещин. Затем следует постепенно переходить к более густым (В/Ц менее 8). Сгущение раствора следует производить спустя 15-25 мин после нагнетания раствора или после закачки 1-2 м3 раствора данного состава.
7.4 При сильной трещиноватости пород необходимо переходить на прерывистую цементацию, т.е. на нагнетание при низких давлениях густых цементационных растворов отдельными порциями. Непрерывное нагнетание в этих случаях приводит к излишним потерям цемента из-за значительного распространения раствора по трещинам.
7.5 По результатам опытно-производственных работ проектной организацией должны быть уточнены принятые РД составы растворов, предельное рабочее давление, схемы расположения скважин, технологические приёмы бурения скважин и цементации грунтов.
7.6 В случае, если РД на укрепительную цементацию грунтов предусмотрен контроль результатов цементации геофизическими методами, то определение сейсмоакустических характеристик грунтов перед цементацией должно быть выполнено в процессе опытно-производственных работ.
8 Очередность выполнения цементационных работ
8.1 Цементация грунтов должна производиться способом последовательного сближения скважин – по очередям. Количество очередей должно устанавливаться проектной документацией.
Примечания
1. Противофильтационая и укрепительная цементация выполняются, как правило, в три очереди.
2. Заполнительная цементация выполняется в две очереди (в два этапа): сначала - первичное нагнетание через скважины первой очереди, затем контрольное (повторное) нагнетание через ряды скважин второй очереди, расположенные между рядами скважин первой очереди.
8.2 Число очередей скважин, предусмотренных проектной документацией, должно уточняться в процессе производства работ после завершения цементации одной или двух очередей скважин на основании анализа результатов цементации проводимой проектной организацией по исполнительной документации и контрольные работы в соответствии с разделом 20.
Если результаты анализа исполнительной документации или данные контрольных работ показывают на недостаточность выполненных работ (например не достигнута проектная водопроницаемость закрепленных грунтов), назначаются к выполнению цементации все или часть скважин следующей очереди.
Примечание – Сначала бурят и цементируют скважины первой очереди. По окончании цементации, когда удельное водопоглощение в них будет равно или меньше проектного, между ними бурят последовательно скважины второй очереди. Если удельное водопоглощение при нагнетании воды в эти скважины не превышает допустимой величины, то цементацию на данном участке завесы считают законченной. Если же этот критерий выше допустимого, то скважины второй очереди цементируют до отказа и получения в них проектного удельного водопоглощения. После этого между скважинами первой и второй очереди бурят скважины третьей очереди, производят контрольное нагнетание воды в них и т.д.Скважины сближают до получения завесы проектной плотности.
8.3 Количество скважин данной очереди должно быть увеличено, если среди процементированных скважин будут установлены:
- зоны с поглощением цемента, превышающим в 10 раз среднее поглощение для данной очереди скважин;
- зоны, в которые нагнетание раствора не было доведено до отказа;
- скважины, которые не могли быть пробурены до проектной глубины по производственным причинам.
Дополнительные скважины должны быть пробурены на расстоянии до 0,5 м от проектных скважин, их цементация должна быть выполнена по технологии, принятой для скважин данной очереди.
Если между скважинами первой очереди появляется гидравлическая связь, не вызванная гидравлическим разрывом грунтов, то расстояние между скважинами первой очереди должно увеличиваться на расстояние определенное проектной организацией.
8.4 В соответствии с РД следует применять следующие способы устройства цементационной завесы, схемы которых приведены на рисунке 1:
а) бурение скважин и инъекция на всю глубину завесы в один прием;
б) бурение скважин и нагнетание раствора нисходящими зонами;
Примечание – Скважина бурится на глубину первой зоны и затем в нее нагнетается раствор. По завершении цементации первой зоны скважина разбуривается и углубляется до подошвы второй зоны, затем цементируется и так продолжается до необходимой глубины завесы.
в) бурение скважин на всю глубину и цементация восходящими зонами.
Примечание – Нагнетание раствора ведут по зонам снизу вверх с изоляцией тампоном цементируемой зоны от вышележащих. По завершении цементации очередной зоны тампон переставляется на следующую зону, и так до устья скважины.
а) - бурение скважин и цементация на полную глубину; б) - бурение скважин и цементация нисходящими зонами; в - бурение скважин на полную глубину и цементация восходящими зонами; I-VI - последовательность проведения работ; 1-3 - зоны цементации; Т - положение тампона в момент нагнетания раствора
Рисунок 1 – Способы цементации горных пород
Первый способ применяют при устройстве неглубоких (до 15 м) или временных завес, а также при укрепительной цементации. Второй способ является основным при устройстве завес и обычно применяется, когда изысканий недостаточно и глубину завесы определяют в процессе производственной цементации. Третий способ применяют при хорошо изученном основании, когда глубина завесы определена проектом.
9 Привязка и обозначение скважин
9.1 Инструментальное вынесение цементационных скважин в натуру и определение высотного положения устьев скважин должны проводиться, как правило, для каждой второй скважины первой очереди при расстоянии между скважинами не более 20 м.
9.2 Отклонение фактического положения устья цементационной скважины от его проектного положения в плане не должно превышать 0,1 м.
9.3 На устье каждой скважины несмываемой краской или надписью на специальной табличке должно быть нанесено её обозначение, соответствующее принятому в РД.
9.4 Всем дополнительным скважинам, назначаемым по ходу цементационных работ, следует присваивать номера близлежащих проектных скважин с добавлением букв «Д» |
