Обзор выставки Mining World Russia 2024. Читайте здесь
Узнать больше Свернуть
Развернуть

Узнайте о новейших разработках и трендах горнодобывающей отрасли на MiningWorld Russia 2024! Наш спецпроект: обзоры стендов, интервью с экспертами, фотоотчёты и репортажи. Не пропустите уникальные материалы на dprom.online! Читайте и оставайтесь в курсе самых актуальных событий.

ООО «ПромоГрупп Медиа», ИНН 2462214762
Erid: F7NfYUJCUneLt1ZLW4RX

Подробнее Свернуть
ГЛАВНОЕ МЕНЮ
Нашли ошибку? Выделите ее мышкой
и нажмите Ctrl + Enter

Особенности применения технологии jet-grouting в многолетнемёрзлых грунтах

06.02.2023

Обеспечить надёжность и устойчивость зданий, сооружений и линейных объектов в зоне многолетнемёрзлых грунтов — важнейшая задача, которая стоит перед строителями. Как правило, для этого используют свайные фундаменты, но применение забивных и буронабивных свай обычно связано с большими материальными и трудовыми затратами.

Фото: fotobank.supportit.ru

Впрочем, есть технология, которая позволяет решить эту задачу с большей эффективностью и меньшими затратами. Речь идёт о струйной цементации грунта (jet-grouting).

Jet-grouting

Ключевые преимущества струйной цементации — возможность применения
в многолетнемёрзлых и оттаивающих грунтах, а также сокращение сроков и стоимости строительства за счёт совмещения рабочих процессов.

Для получения грунтоцементного элемента используется специальное оборудование: установка подачи пара и буровая установка с комплексом струйной цементации. Пар температурой 310 °C подаётся через форсунки основного монитора установки, под давлением 10 МПа.

В результате в породе разрушаются ледовые связи и формируется вертикальная цилиндрическая зона талого грунта диаметром до 1200 мм с температурой 6–24 °C. Это создаёт благоприятные условия для кристаллизации цемента — появления однородного материала с высокими прочностными характеристиками (прочность на сжатие достигает до 6…8 МПа).

Что сопоставимо с показателями окружающего многолетнемёрзлого грунта и достаточно для устройства свайного фундамента. При этом такой материал имеет меньшую теплопроводность, чем железобетон.

Эту технологию используют для устройства вертикальных грунтоцементных элементов; инъекционного закрепления растеплённых зон; ликвидации скважин ледопородного ограждения с одновременной цементацией затрубного пространства.

Инъекционное закрепление растеплённой зоны крупнообломочных грунтов

Серьёзные сложности при промышленном освоении региона создаёт растепление вечной мерзлоты в основании существующих фундаментов. В этом случае также может помочь использование струйной цементации.

Если в основании существующих фундаментов залегает крупнообломочный грунт, технологию jet-grouting используют в режиме инъекционной пропитки.

При этом формируется зона закреплённого грунта диаметром до 1600…1800 мм, состоящая из крупнообломочных включений и цементогрунтового заполнителя между ними. Отобранные из закреплённой зоны образцы грунта показывают прочность на сжатие 4,5–6,5 МПа, сравнимую с исходным многолетнемёрзлым грунтом.

То есть использование технологии позволяет восстановить прочностные и деформационные свойства оснований существующих фундаментов до их первоначальных характеристик, а иногда и превысить их. При этом сцементированная зона грунта не меняет своих характеристик при воздействии положительных температур, а за счёт низкой теплопроводности способствует сохранению толщи многолетнемёрзлых грунтов.

Ликвидация скважин ледопородного ограждения

Фото и изображения предоставлены АО «Нью Граунд»
Фото и изображения предоставлены АО «Нью Граунд»

Также струйную цементацию можно использовать для ликвидации скважин ледопородного ограждения. Предлагаемый метод заключается в разрушении (перфорации) стенок скважины водоцементной смесью, которую подают под высоким давлением в монитор. С её помощью закрепляют массив слабого грунта в затрубном пространстве и заполняют полное сечение буровой скважины цементным раствором.

В результате обеспечивается сплошность и устойчивость окружающего массива грунта, исключается засорение скважины и призабойной зоны пласта, не требуется дополнительных операций на промывку скважины. Важно, что этот метод сохраняет свою эффективность на глубине до 250 метров.

Сам процесс состоит из нескольких этапов. Сначала на поверхности устанавливают насосный агрегат и смеситель, устье скважины обвязывают арматурой, чтобы затем можно было собирать скважинную жидкость в замораживающей галерее.

Фото и изображения предоставлены АО «Нью Граунд»

Затем на тросе через существующую замораживающую головку колонки спускают гидроструйный монитор и проводят гидроперфорацию, закачивая цементную смесь, содержащую 750–1000 кг цемента на 1 м3 жидкости.

Устье скважины герметизируют и через перфорационные отверстия в цементировочной головке закачивают раствор в пласт. После застывания цемента повторно спускают гибкий шланг с гидромонитором для промывки скважины и извлечения раствора, находящегося выше ликвидируемого интервала пласта.

Фото и изображения предоставлены АО «Нью Граунд»

Закрепление оттаявших вечномёрзлых грунтов в основании фундаментов обогатительной фабрики

Одна из самых сложных задач, которую пришлось решать специалистам «Нью Граунд», касалась стабилизации и укрепления неустойчивых грунтов в основании машин, механизмов и несущих конструкций ЗИФ. Проблемы возникли из-за растепления грунта: по этой причине произошла деформация фундаментов зданий фабрики. Возникла угроза дальнейшего оседания земной поверхности, провалов и аварий.

Работы проводили в условиях работающего комплекса машин и механизмов главного корпуса ЗИФ. Остановить работу фабрики для работ по упрочнению грунтов в основании фундаментов изнутри здания не представлялось возможным.

В результате было предложено и реализовано инновационное решение — закрепление грунтов под зданием через скважины, пробурённые с внешних сторон методом горизонтально-направленного бурения. Раствор нагнетали через сеть инъекционных скважин, расположенных под фундаментом.

Горизонтально-направленные скважины пробурили под опорами на глубине 6,5–7,0 м. Это позволило сформировать зону зацементированных пород между границей многолетнемёрзлых пород и фундаментом здания, располагающегося на глубине 8,0 м.

В результате на этом объекте компания впервые провела закрепление грунтов основания здания с помощью метода горизонтально-направленного бурения.

Таким образом, опыт проведённых компанией «Нью Граунд» работ показывает эффективность применения технологий струйной цементации грунтов в многолетнемёрзлых грунтах. Технология является отличной альтернативой для термостабилизации грунтов и не требует дополнительных инвестиций на весь срок эксплуатации зданий и сооружений.

Ледопородное ограждение — защитная конструкция, создаваемая путём замораживания грунта вокруг строящегося подземного сооружения. Ограждение берёт на себя давление грунта и создаёт барьер от проникновения подземных вод. После возведения постоянной крепи работу замораживающей станции прекращают и приступают к ликвидации (оттаиванию) ледопородного ограждения.


Текст: Олег Маковецкий, кандидат технических наук, доцент Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), Светлана Рубцова, руководитель проектов АО «Нью Граунд», магистрант ПНИПУ


Поделиться:
Статья опубликована в журнале Нефтегазовая Промышленность №1 2023
Еще по теме

Подпишитесь
на ежемесячную рассылку
для специалистов отрасли

Спецпроекты
Уголь России и Майнинг 2024
«Уголь России и Майнинг 2024». Обзор выставки
Одна из крупнейших отраслевых выставок «Уголь России и Майнинг 2024» состоится 4-7 июня в...
Mining World Russia 2024
23–25 апреля в Москве пройдёт одно из главных отраслевых событий — MiningWorld Russia. В этом году выставка выросла вдвое, а это значит, что...
Рудник. Урал 2023 | Обзор выставки
Главные события выставки «Рудник. Урал — 2023» в рамках спецпроекта dprom.online. Представляем «живые» материалы об участниках и о новых решениях:...
В помощь шахтёру | Путеводитель по технике и технологиям 2023
Путеводитель для шахтёра: актуальные решения для добывающих и перерабатывающих предприятий в одном месте. Рассказываем про современные технологии в...
Уголь России и Майнинг 2023 | Обзор выставки
«Уголь России и Майнинг 2023» - международная выставка техники и оборудования для добычи и обогащения полезных ископаемых. Главный интернет-партнёр...
MiningWorld Russia 2023
25 апреля 2023 года в Москве стартует одна из главных выставок в добывающей отрасли – MiningWorld Russia.

Спецпроект «MWR-2023: Обзор выставки» –...

Уголь России и Майнинг 2022 | Обзор выставки
Проект «Уголь России и Майнинг – 2022» глазами dprom.online. Обзор XXX Международной специализированной выставки в Новокузнецке: обзоры техники,...
MiningWorld Russia 2022 | Обзор выставки
Обзор технических решений для добычи, обогащения и транспортировки полезных ископаемых, представленных на площадке МВЦ «Крокус Экспо» в Москве....
Рудник Урала | Обзор выставки
Главные события выставки «Рудник Урала» в рамках спецпроекта dprom.online. Полный обзор мероприятия: «живые» материалы об участниках и их решениях -...
В помощь шахтёру | Путеводитель по технике и технологиям
Путеводитель по технике и технологиям, которые делают работу предприятий эффективной и безопасной.
Уголь России и Майнинг 2021 | Обзор выставки
Спецпроект dprom.online, посвящённый международной выставке «Уголь России и Майнинг 2021» в Новокузнецке. Репортажи со стендов компаний-участников,...
Mining World Russia 2021 | Обзор выставки
Спецпроект MiningWorld Russia 2021: в прямом контакте. Читайте уникальные материалы с крупной отраслевой выставки международного уровня, прошедшей...
День Шахтёра 2020 | Взгляд изнутри
В последнее воскресенье августа свой праздник отмечают люди, занятые в горной добыче. В День шахтёра 2020 принимают поздравления профессионалы своего...
Уголь России и Майнинг 2019 | Обзор выставки
Спецпроект dprom.online: следите за выставкой в режиме реального времени.

Ежедневно: репортажи, фотоотчеты, обзоры стендов участников и релизы с...

COVID-2019 | Добывающая отрасль в режиме карантина
Спецпроект DPROM-НОНСТОП. Актуальные задачи и современные решения. Достижения и рекорды. Мнения и прогнозы. Работа отрасли в условиях новой...
Mining World Russia 2020 | Репортаж и обзор участников выставки
Международная выставка в Москве Mining World Russia 2020 – теперь в онлайн-режиме. Показываем весь ассортимент машин и оборудования для добычи,...
популярное на сайте
Подпишитесь на Телеграм-канал "Нефтегазовая промышленность" Свернуть

Подпишитесь
на ежемесячную рассылку
для специалистов отрасли

Спасибо!

Теперь редакторы в курсе.