8.3. Основні параметри цементації.

Розрізняють 3 основні види робіт при цементації основи:

• влаштування протифільтраційної глибинної завіси;

• влаштування закріплювальної завіси;

• влаштування зв’язучої завіси.

Протифільтраційна завіса знижує фільтраційний тиск на підошву греблі, фільтраційні втрати і запобігає в грунтах основи суфозійним явищам.

Закріплювальна цементація призначена для підвищення міцності і монолітності основи на глибину 5…10 м.

Зв’язуюча цементація призначена для підвищення міцності і водонепроникності контактно шва між бетоном споруди і породою основи.

Основні параметри глибинної цементації призначаються при проектуванні цементаційних завіс і площадку цементацію.

Перед початком проектних робіт виконують інженерно геологічні-вишукування. А при необхідності здійснюють пробну цементацію. Детально вивчається геологічна будова основи, тріщуватість та зерновий склад порід, їх коефіцієнт фільтрації та питоме водопоглинання, наявність грунтових вод та їх хімічний склад.

Способи цементації вибирають залежно від величини коефіцієнта фільтрації в м’яких і питомого водопоглинання в скельних грунтах.

Коефіцієнт фільтрації К^ф визначають за даними відкачки з дослідної свердловини при наявності не менше двох свердловин для спостереження за формулою:

де, - дебіт з свердловини, м³/хв.;

і - віддаль відповідно від дослідної свердловини до спостережної, м;

і - відмітки рівнів води відповідно в дослідній і спостережній свердловині, м.

Питомим водопоглинанням q, л/хв.., називається витрата води Q , л/хв. в свердловині, яка віднесена до одного метра її довжини і одного метра площини нагнітання Н:

Питоме водопоглинання визначається при двох-трьох ступенях напору і стабілізувавшихся витрат води.

Як правило, цементація доцільна при питомому водопоглинанні породи більше 0,01 л/хв..

Товщина завіси визначається градієнтом напору на завіси і може бути прийнята за таблицею 1 залежно від заданих величин водопоглинання і коефіцієнта фільтрації в тілі завіси.

Таблиця 1. Товщина завіси для різних грунтів.

Ґрунти	Критерій щільності завіси		Товщина завіси, м
	Питоме водопоглинання	Коефіцієнт фільтрації, л/добу, не більше
Скельний	0,05	0,86*10-1	15
	0,03	0,51*10-1	20
	0,01	0,86*10-2	30
	-	-	5
	-	-	4
	-	-	2,5

При цьому потрібно мати на увазі, що верхніх ярусів завіси повинна бути передбачена більш висока щільність, ніж для нижніх. Залежно від напору Н на споруду питоме водопоглинання її не повинно перевищувати 0,05 л/хв. при Н<30 м; 0,03 л/хв. при 30<Н<100 м і 0,01 л/хв. при Н>100 м.

Завіси бувають одно- і багаторядні. Товщина багаторядної щавси, як правило, зменшується з глибиною. За товщину завіси умовно приймають 0,7…0,8 середньої віддалі між свердловинами при однорядній завісі і віддаль між крайніми рядами свердловини сягає 0,4 віддалі між свердловинами в крайніх рядах з кожного боку при багаторядній завісі.

Основними показниками якості цементації є суцільність, тобто відсутність незацементованих ділянок в площині завіси, і щільність. Щільність і суцільність завіси залежать від правильно вибраної віддалі між свердловинами, їх напрямку і режиму нагнітання розчину.

Віддаль між свердловинами в ряду можна визначити за формулою І. І. Вахрамеєва:

• для пісків середньої порожнистості (m=0,4)

• для скельних порід

де, Р і Р_R – відповідно тиск нагнітання на забої свердловини і тиск підземних вод м.вод.ст.;

К – коефіцієнт неоднорідності який дорівнює

- початкове напруження зсуву структурної рідини;

А – число, яке характеризує коефіцієнт гідравлічного опору, що визначається дослідним шляхом;

- коефіцієнт проникненості свердловини, який дорівнює:

- коефіцієнт, що характеризується відношенням проникності структурної рідини до проникненості води в порожнистому середовищі;

- середня товщина тріщини;

- динамічна в’язкість розчину.

важливим параметром є тиск нагнітання на забої свердловини. Цементацію потрібно виконувати при мак сильно допустимому тискові. Високий тиск полегшує видалення надлишкової води в момент тужавіння розчину, розширює дрібні тріщини. В результаті цього покращує заповнення тріщин розчином що дозволяє отримати більш цементний камінь і збільшити зчеплення осаду зі стінками тріщин, а також радіус впливу свердловини. При цьому об’єм буріння скорочується.

Максимальна допустима величина тиску нагнітання встановлюється при дослідній цементації. Попередньо тиск цементації скельних порід у верхніх зонах можна приймати 0,05 мПа при сильно тріщинуватих породах, 0,15 мПа – при середній тріщинуватості і 0,3 мПа і 0,3 мПа – при щільних малопроникнених породах. Привантаження від споруди або вище розташованого шару зацементованої споруди дозволяє збільшити тиск. в цьому випадку допустимий тиск нагнітання можна прийняти наближено рівним , мПа

де, - щільність бетону або іншого матеріалу шару привантаження т/м³; - його товщина над поверхнею цементованої зони.

За практичними даними тиск нагнітання при цементації гідротехнічних споруд складає від 0,2…0,5 до 7…12 мПа.