13.2.2. Расчет основных параметров

Расчетный радиус закрепления при силикатизации и смолизации грунта зависит от водопроницаемости грунтов и определяется по табл. 13.14. При создании сплошного закрепленного массива инъекторы или скважины в плане располагаются рядами в шахматном порядке (рис. 13.13 и 13.14). Расстояния между рядами инъекторов и инъекционных скважин вычисляются по формуле

ld = 1,5r,
(13.3)
 

а расстояние между ними в ряду — по формуле

ld1 = 1,73r.
(13.4)
 

где r — расчетный радиус закрепления от одиночной инъекции, м.

ТАБЛИЦА 13.14. РАСЧЕТНЫЙ РАДИУС ЗАКРЕПЛЕНИЯ ПРИ СИЛИКАТИЗАЦИИ И СМОЛИЗАЦИИ ГРУНТОВ

Способ Грунт Коэффициент фильтрации, м/сут Радиус закрепления грунта, м
Двухрастворная силикатизация Пески разной крупности 2—10
10—20
20—50
50—80
0,3—0,4
0,4—0,6
0,6—0,8
0,8—1
Однорастворная силикатизация То же 0,5—1
1—2
2—5
0,4—0,6
0,6—0,8
0,8—1
Газовая силикатизация –||– 0,5—1
1—5
5—20
0,3—0,5
0,5—0,8
0,8—1
Однорастворная силикатизация Просадочный лессовый 0,2—0,3
0,3—0,5
0,5—2
0,4—0,6
0,6—0,8
0,8—1
Смолизация Пески разной крупности 0,5—1
1—5
5—10
10—20
20—50
0,3—0,5
0,5—0,65
0,65—0,85
0,85—0,95
0,95—1

Для непрерывного закрепления грунтов одним инъектором или через инъекционную скважину по глубине (вертикально, наклонно или горизонтально) закрепляющие реагенты нагнетают последовательно — заходками.

Величина заходки определяется по выражению

ls = l + kr,
(13.5)
 

где l — длина перфорированной (действующей) части инъектора (скважины), м; k — коэффициент, принимаемый для песков 0,5, для лессовых грунтов 0,5.

Объем закрепленного грунта, м3, от одиночной инъекции в одну заходку

V´st = πr2ls.
(13.6)
 

Объемы закрепляющих растворов, л, с рабочими концентрациями в общем случае находятся по зависимости

Vsol = 100Vstnα,
(13.7)
 

где n — пористость грунта, доли единицы; α — коэффициент, принимаемый при двухрастворной силикатизации для каждого раствора 0,5: при однорастворной силикатизации — песков 1,2, лессовых просадочных грунтов 0,7; при смолизации песчаных грунтов 1,0; при газовой силикатизации — песчаных грунтов 0,7, плывунов и просадочных лессовых грунтов 0,8; Vst — общий объем закрепленного грунта.

Объем раствора крепителя с рабочей концентрацией на одиночную инъекцию при однорастворном закреплении песчаных грунтов определяется по формуле

V´´sol = V´sol/(1 + α),
(13.8)
 

где V´sol — объем гелеобразующей смеси на одиночную инъекцию, л; α — объемное отношение отвердителя к крепителю для данной рецептуры.

Расчетная схема инъекционного химического закрепления грунтов
Рис. 13.13. Расчетная схема инъекционного химического закрепления грунтов
а — для одиночной заходки; б — для сплошного массива; 1 — инъекторы; 2 — расчетный массив закрепленного грунта от одной заходки, 3 — действительный массив закрепленного грунта для однородной среды; 4 — перфорированная часть инъектора; 5 — сплошной массив закрепленного грунта
Конструктивные схемы инъекционного закрепления грунтов основания
Рис. 13.14. Конструктивные схемы инъекционного закрепления грунтов основания
а — сплошного; б — армированного; в — комбинированного

Объем отвердителя рабочей концентрации находится как разность объемов гелеобразующей смеси и крепителя.

Количество исходного раствора химических реагентов, л, необходимое для приготовления заданного объема раствора рабочей концентрации, для всех способов определяется по выражению

Qsol = (ρ´sol – ρω)vsol/(ρsol – ρω),
(13.9)
 

где ρsol — плотность исходного раствора, г/см3; ρ´sol — плотность раствора рабочей концентрации, г/см3; ρω — плотность воды, принимая равной 1 г/см3.

Количество воды, добавляемое к раствору исходной концентрации при приготовлении раствора рабочей концентрации, находится как разность объемов этих растворов.

При газовой силикатизации количества углекислого газа для предварительной активации грунтов А, кг, и для отверждения силикатного раствора в порах грунта В, кг, рассчитываются по формулам:

A = Vstncρg;
(13.10)
 
B = Vstnbρg,
(13.11)
 

где ρg — плотность углекислого газа, кг/м3; с — коэффициент, равный 2,6; b — коэффициент, принимаемый для песчаных грунтов 8, для плывунов 10, для просадочных грунтов 4.