Составы инъекционных растворов и давления нагнетания
3.36. Для заполнительной цементации следует подбирать по возможности густые инъекционные растворы в зависимости от размеров пустот за обделкой и от возможности подачи смеси насосным оборудованием на требуемое расстояние и высоту.
Составы раствора для заполнительной цементации должны обладать следующими основными свойствами: а) хорошей подвижностью, обеспечивающей заполнение пустот и трещин в породе; б) однородностью и нерасслаиваемостью; степень расслаиваемости раствора (водоотделение) следует проверять лабораторными способами; в) иметь незначительную величину усадки в затвердевшем состоянии; г) прочностью и модулем деформации, отвечающими требованиям проекта; д) коррозионной стойкостью в агрессивных подземных водах.
3.37. При заполнительной цементации, выполняемой в две и более очереди, рекомендуется применять следующие ориентировочные составы растворов для нагнетания в скважины первой очереди:
от 1 : 0 : 0,4 до 1 : 1,5 : 0,6 (по весовому отношению цемента, песка и воды) – при поглощении раствора до 1 м3 на 1 м2 внутренней поверхности туннеля;
от 1 : 1,5 : 0,7 до 1 : 3,0 : 2,0 – при поглощении раствора свыше 1 м3 на 1 м2 внутренней поверхности туннеля.
Для цементации скважин второй и последующих очередей следует, как правило, применять инъекционные растворы с водоцементным отношением от 0,6 до 2 и выше или растворы с меньшим содержанием песка.
В цементно-песчаные растворы с большим содержанием песка (составы 1 : 2,0 и 1 : 4,0) целесообразно для предотвращения или уменьшения расслоения смесей вводить добавку бентонитовой глины в количестве до 5 % от веса цемента; применяемая бентонитовая глина должна обладать набухаемостью не менее 400 %.
3.38. Составы раствора для укрепительной цементации пород должны удовлетворять следующим требованиям: а) обеспечивать заполнение трещин; б), создавать плотный и прочный цементный камень; в) осуществлять надежное сцепление цементного камня со стенками трещин; г) проникать на расстояние до 1,5-3 м (от скважины в глубь породы).
3.39. Водоцементное отношение цементных растворов, применяемых при укрепительной цементации пород, следует принимать от 1,0 до 8,0 для мелкотрещиноватых пород и от 0,6 до 2,0 – для крупнотрещиноватых пород. Цементацию следует начинать с жидких растворов и постепенно переходить к более густым.
Для цементации мелкотрещиноватых скальных пород (особенно, когда строительство гидротехнических сооружений ведется в районах с повышенной сейсмической активностью) возможно рекомендовать применение полимерцементных инъекционных растворов с добавками полимерных материалов (фуриловый спирт, водорастворимые эпоксидные смолы: № 89, ДЭГ-1 и др.).
3.40. Заполнительную цементацию рекомендуется производить при малых и средних давлениях нагнетания. Величина давления назначается в зависимости от инженерно-геологических характеристик пород, от условий их залегания, степени сохранности (наличия и размеров трещин и пор) и типа обделки.
3.41. В безнапорных туннелях давление при заполнительной цементации можно ориентировочно принимать 2-4 кгс/см2 в скважинах первой очереди, увеличивая его в 1,5-2 раза в скважинах второй и последующих очередей. В напорных туннелях давление принимают 4-7 кгс/см2, в зависимости от типа обделки и свойств пород в скважинах первой очереди, увеличивая его в 1,5-2 раза в скважинах второй и последующих очередей с учетом действующего напора в туннеле.
3.42. Укрепительную цементацию пород в безнапорных туннелях следует выполнять при более высоких давлениях нагнетания, чем указано в п. 3.41, в зависимости от механических характеристик пород, назначения туннеля и т.п.
3.43. В напорных туннелях величину конечного инъекционного давления при выполнении работ по укрепительной цементации рекомендуется принимать в 1,7-2,5 раза выше действующего внутреннего гидростатического напора.
Для напорных туннелей, пройденных на значительной глубине (при наличии значительного пригруза, исключающего разрывы пород), величина инъекционного давления может быть увеличена по сравнению с рекомендуемым для создания предварительного напряжения в обделке и в породе, а кроме того, для улучшения качества зацементированной зоны.
3.44. Влияние величины инъекционного давления на напряженное состояние туннельной обделки и массива пород рекомендуется определять в процессе работ.