8.5. Цементація піщаних грунтів.

Піщані грунти відносяться до структурно не стійких порід, які під впливом фільтраційного потоку здатні піддавати суфозії. В наслідок внутрішнього розмиву і виносу дрібних фракцій може статися порушення структури піщаних грунтів і порушення стійкості побудованих на них ГТС.

Тому зміцнення і ущільнення піщаних грунтів з метою влаштування протифільтраційних в основі ГТС і запобігання в них розвитку суфозії є одним із завдань цементації. Важливими критеріями, що дозволяють оцінити можливість застосування методу цементації для надійності закріплення пісків ін’єкцією звичайних цементних розчинів можуть бути наступні відношення: або

де - відповідно розмір частинок грунту, вміст яких по масі 15 і 10%.

- те ж частинок цементу. відповідно 85 і 90% по масі.

Ці пристрої визначають можливість проникнення частинок цементу в пори грунту. Вважають, що чисто цементними розчинами можна закріплювати піщані грунти з коефіцієнтом фільтрації більше 120 м/добу.

для закріплення піску з коефіцієнтом фільтрації від 50 до 100 м/добу рекомендується з попередньо диспергованому цементі з додатком поверхо-активних речовин або пептизованого глинистого розчину. Піски з коефіцієнтом фільтрації від 30 до 50 м/добу рекомендується закріплювати глино-цементними розчинами, які приготовані на жирних глинах і диспергованих цементах при відношенні У/Г 1:3 або 1:4.

Нагнітання цементного розчину у піщані грунти здійснюється таким способом:

• знизу до верзу – висхідними зонами;

• зверху вниз – нисхідними зонами;

• крізь монтажну колону труб.

Перші два способи застосовуються при влаштуванні неглибоких до 5…10 м завіс з нагнітанням розчину крізь нижню перфоровану ділянку обсадної труби або крізь спеціальний ін’єктор.

Глибоку цементацію виконують крізь свердловини, які пробурені на всю глибину і обладнанні манжетними колонами (рис. 8.8.).

Рис. 8.8. Монтажна колона.

а- загальний вигляд колони: 1- перфорована труба; 2- гумова манжета; 3- впираюче кільце; 4- скоби направляючого «ліхтаря»; 5- отвори перфорації; б- обладнання монтажної колони для цементації алювіальних піщаних відкладень: 1- труба; 2- стінка свердловини; 3- заливка з цементо-глинистого розчину; 4- отвір; 5- верхній тампон подвійного ущільнювача; 6- гумова манжета.

8.6. Контроль якості цементаційних робіт.

Цементаційні роботи є схованими, тому контроль якості здійснюється безперервно на всіх станах виконання цементації. Спостереження виконується за допомогою автоматичної контрольно-вимірювальної апаратури. Результати фіксуються в технічній документації, аналізуються і при необхідності корегують технологічні параметри. Оперативний контроль здійснюється щозміни технічним персоналом, а результати вибірково надаються авторському нагляду або інспекції. Кожні 15…20 хв перевіряють щільність і в’язкість вихідного розчину, вміст піску і домішок, тонкість помолу і зерновий склад. Кожні 30 хв контролюють параметри розчину, що повернувся до розчинного вузла. В тілі завіси або зацементованому масиві проходять контрольні свердловини, сумарна довжини яких складає приблизно 10% загальної довжини робочих свердловин. Гідравлічні випробування контрольних свердловин здійснюють по ділянкам з тривалістю нагнітання при встановленому тискові не менше 10..15 хв з 2-х кратною зміною витрат. Тиск приймають на 20…255 менше кінцевого тиску. Цементацію вважають закінченою і якісною, якщо водопоглинання для 80% довжини контрольних свердловин дорівнює або близько до проектного. А для інших 20% перевищує його не більше, ніж в 2-рази. На складних ділянках бурять свердловини великого діаметру або проходь шурфи, здійснюють їх контроль безпосередньо оглядом.

Суцільність і щільність протифільтраційних завіс або укріплені масиву перевіряють фізичними способами:

• радіоактивним методом із застосування ізотопу каталогу.

• нейтронним каротажем, який базується на використанні випромінювання берилієм швидких нейтронів;

• електричним методом, суть якого полягає у вимірюванні опору грунту на ділянці свердловини до і після цементації;

• сейсмоакустичним методом, при якому якість роботи оцінюють за швидкістю розповсюдження пружних хвиль в масиві до і після цементації.