Принципът на инжектирането
Инжектирането (grouting) е технология, при която течно или полутечно свързващо вещество (цимент, смола, силикатен гел) се вкарва под налягане в порите на почвата или в пукнатините на скалата. При втвърдяване то запълва кухините, повишава якостта, намалява пропускливостта и подобрява деформируемостта на масива. Инжектирането е „невидима" технология – резултатите му не се виждат отвън, но са от решаващо значение за успеха на строителния проект.
Историята на инжектирането е дълга – первото цементно инжектиране е извършено от Шарл Берини в Париж през 1802 г. Оттогава технологиите са се усъвършенствали значително, но основният принцип е непроменен: запълване на кухини с укрепващо вещество.
Видове инжектиране
Цементно инжектиране
Цементното инжектиране (cement grouting) е най-разпространеното. Циментова суспензия (вода + цимент + евентуални добавки) се инжектира под налягане в сондажни отвори. Основните приложения са: запечатване на пукнатини в скалния масив за намаляване на водопропускливостта (завеса под язовир), укрепване на ронлива скала около тунелни забои, консолидиране на насипни фундаменти и задни пространства на тунелна облицовка.
Параметрите на инжектирането (налягане, дебит, водоциментово отношение) се контролират в реално време. При достигане на проектното налягане или при отказ от поемане на суспензия – дупката се счита за запечатана. Тестовете на Луджон (Lugeon test) измерват водопропускливостта преди и след инжектиране – стандартен инструмент за контрол на качеството.
Химическо инжектиране
При химическото инжектиране се използват синтетични смоли или гелове: акрилатни гелове (много ниска вискозност – прониква в много фини пори, подходящ за пясъчни почви), полиуретанови пени (бързо разширение, водоспиращо действие – при активни течове) и епоксидни смоли (за висока якост при ремонт на бетонни пукнатини). Химическото инжектиране е значително по-скъпо от цементното, но прониква в много по-фини пори.
Компенсационно инжектиране
Компенсационното инжектиране (compensation grouting) е специализирана техника, при която инжектирането се използва за компенсиране на слягането на съществуващи сгради, причинено от строителни дейности (тунелиране, изкопаване) в близост. Тръбите a Manchette (TAM) се инсталират предварително под застрашената сграда. При засичане на слягане от мониторинга се инжектира точно определено количество суспензия за повдигане на сградата. Резултатът: сградата остава на нивото си въпреки тунела, минаващ под нея.
Jet Grouting – Струйно инжектиране
Jet grouting е най-мощната и гъвкава форма на инжектиране. При тази технология специална сонда разрушава почвата с много мощна водна или суспензионна струя (налягане 200–400 бара), смесва разрушения материал с циментова суспензия и образува стълб (колона) от циментирана почва. Диаметърът на колоните е 0,5–3 м, дълбочината – до 50+ м.
Трите системи на jet grouting са: Single-fluid (само суспензия), Double-fluid (суспензия + въздух), Triple-fluid (вода + въздух + суспензия). Системата с три флуида постига най-голям диаметър, но е и най-сложна. Jet grouting е приложим при почти всички видове почви – от меки тини до чакъли. Използва се при: укрепване на основи, стоителство на водоплътни перфузии, укрепване на тунелни забои, и при строителство при много ограничено работно пространство.
Инжектиране за запечатване (водна завеса)
При язовири, хидроелектрически централи и при дълбоки котловани в скала водната завеса от цементно инжектиране предотвратява просмукването на вода под конструкцията. Сондажите се изпълняват по редове на определено разстояние, последователно задълбочавайки се и допълвайки запечатването. Тестовете на Луджон определят ефективността. Стойност под 1 Луджон (1 л/мин/м при 10 бара) е критерий за успешно запечатване при повечето проекти.
Инжектиране при рехабилитация на стари сгради
Старите сгради с повредени или слети фундаменти могат да бъдат стабилизирани чрез инжектиране. Микропилотите (micropiles) – малки диаметрови пилоти с циментово тяло, монтирани под съществуваща сграда – са сред най-ефективните методи. При наклонени сгради (просадъчни почви, едностранно слягане) компенсационното инжектиране може постепенно да изправи конструкцията. Тези методи са незаменими при реставрация на исторически сгради.
Контрол на качеството при инжектиране
Контролът при инжектиране е предизвикателен – невъзможно е директно да се провери запълването на порите. Стандартните методи са: мониторинг на налягане и дебит по времена инжектиране (атипичните стойности сигнализират за проблеми), последващи сондажи и инспекция, тестове на пропускливост (Lugeon за скала, Lefranc за почва), геофизични методи (електрическа томография, Ground Penetrating Radar) и при jet grouting – измерване на върнатия материал (spoil).