vestnikcstroyВестник НИЦ «Строительство»Bulletin of Science and Research Center of Construction2224-94942782-3938АО «НИЦ «Строительство»10.37538/2224-9494-2025-4(47)-118-131ZSHBQQvestnikcstroy-586Research ArticleОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ, ПОДЗЕМНЫЕ СООРУЖЕНИЯFOUNDATIONS, UNDERGROUND STRUCTURESЖидкий грунт: инновационная технология обратной засыпки и стабилизации основанийControlled low strength material: innovative technology for backfilling and stabilizing foundationsШулятьевО. А.ShulyatyevO. A.

Олег Александрович Шулятьев, д-р техн. наук, заместитель директора по научной работе, НИИОСП им. Н.М. Герсеванова АО «НИЦ «Строительство», Москва

Рязанский проспект, д. 59, г. Москва, 109428, Российская Федерация

e-mail: office@niiosp.ru

Oleg A. Shulyatyev, Dr. Sci. (Engineering), Deputy Director for Research, Research Institute of Bases and Underground Structures named after N.M. Gersevanov, JSC Research Center of Construction, Moscow

Ryazanskiy ave., 59, Moscow, 109428, Russian Federation

e-mail: office@niiosp.ru

МартыновД. Г.MartynovD. G.

Дмитрий Геннадьевич Мартынов*, аспирант, инженер лаборатории освоения подземного пространства городов (№ 35), НИИОСП им. Н.М. Герсеванова АО «НИЦ «Строительство», Москва

Рязанский проспект, д. 59, г. Москва, 109428, Российская Федерация

e-mail: gl.mdg@yandex.ru

Dmitrii G. Martynov*, Postgraduate Student, Engineer of the Laboratory for the Development of Underground Space of Cities (No. 35), Research Institute of Bases and Underground Structures named after N.M. Gersevanov, JSC Research Center of Construction, Moscow

Ryazanskiy ave., 59, Moscow, 109428, Russian Federation

e-mail: gl.mdg@yandex.ru

ОреховВ. В.OrekhovV. V.

Вячеслав Валентинович Орехов, д-р техн. наук, главный специалист экспертно-аналитического отдела, НИИОСП им. Н.М. Герсеванова АО «НИЦ «Строительство», Москва

Рязанский проспект, д. 59, г. Москва, 109428, Российская Федерация

Vyacheslav V. Orekhov, Dr. Sci. (Engineering), Chief Specialist, Expert and Analytical Department, Research Institute of Bases and Underground Structures named after N.M. Gersevanov, JSC Research Center of Construction, Moscow

Ryazanskiy ave., 59, Moscow, 109428, Russian Federation

ШапошниковА. В.ShaposhnikovA. V.

Андрей Васильевич Шапошников, канд. техн. наук, ведущий научный сотрудник лаборатории освоения подземного пространства городов (№ 35), НИИОСП им. Н.М. Герсеванова АО «НИЦ «Строительство», Москва

Рязанский проспект, д. 59, г. Москва, 109428, Российская Федерация

Andrey V. Shaposhnikov, Cand. Sci. (Engineering), Leading Researcher of the Laboratory for the Development of Underground Space of Cities (No. 35), Research Institute of Bases and Underground Structures named after N.M. Gersevanov, JSC Research Center of Construction, Moscow

Ryazanskiy ave., 59, Moscow, 109428, Russian Federation

Научно-исследовательский, проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт оснований и подземных сооружений (НИИОСП) им. Н.М. Герсеванова АО «НИЦ «Строительство»РоссияResearch Institute of Bases and Underground Structures named after N.M. Gersevanov, JSC Research Center of ConstructionRussian Federation202511122025474118131Copyright © Шулятьев О.А., Мартынов Д.Г., Орехов В.В., Шапошников А.В., 20252025Шулятьев О.А., Мартынов Д.Г., Орехов В.В., Шапошников А.В.Shulyatyev O.A., Martynov D.G., Orekhov V.V., Shaposhnikov A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.cstroy.ru/jour/article/view/586Введение

Введение. При обратной засыпке траншей и пазух фундаментов в стесненных условиях традиционное виброуплотнение часто дает неравномерные осадки, что критично для больших труб, а также для пазух фундаментов, особенно для просадочных и набухающих грунтов.

Цель

Цель. Оценить применимость «жидкого грунта» (самоуплотняющегося грунтового композита) как альтернативу классическим засыпкам, с фокусом на управляемые прочностные свойства, однородность заполнения и возможность повторной выемки.

Материалы и методы

Материалы и методы. Проанализированы лабораторные и опытно-промышленные данные из Германии, Китая и США, а также первые российские внедрения. Рассмотрены составы на основе местных глинистых и песчаных грунтов с добавлением цемента, золы-уноса, бентонита и модификаторов. Оценивалось влияние водоцементного отношения, гранулометрии и доли цемента (≈6–12 %) на подвижность (расплыв) и прочность на сжатие.

Результаты

Результаты. Жидкий грунт обеспечивает высокую однородность заполнения и снижает потребность в виброуплотнении. Смеси с 12 % цемента показали наибольшую чувствительность подвижности к незначительному увеличению воды. Достигаемая прочность на сжатие порядка 0,5–2,0 МПа достаточна для эксплуатационных требований при сохранении реэкскавации для составов с пониженным вяжущим. Практика Германии, Китая, США и России подтверждает технологическую универсальность при реконструкции и в условиях проблемных грунтов.

Выводы

Выводы. Технология «жидкий грунт» снижает риски осадок и вибровоздействий, обеспечивает самоуплотнение и допускает повторную разработку массива. Основной барьер – отсутствие соответствующей нормативно-технической базы и стандартизации.

Introduction

Introduction. Conventional vibration compaction for backfilling trenches and foundation cavities in cramped conditions often results in uneven settlement, which is critical for large pipes, especially in collapsible and swelling soils.

Aim

Aim. To evaluate the applicability of controlled low strength material (CLSM) as an alternative to conventional backfills with a focus on controlled strength properties, uniformity of filling, and possibility of re-excavation.

Materials and methods

Materials and methods. The present paper reviews laboratory and pilot-scale data from Germany, China, and the USA, as well as initial Russian implementations. The mixtures based on local clay and sandy soils with the addition of cement, fly ash, bentonite, and modifiers are considered. The effects of water-cement ratio, granulometry, and cement fraction (≈6–12 %) on the flow rate (spread) and compressive strength of mixtures is assessed.

Results

Results. CLSM ensures high uniformity of filling and reduces the need for vibration compaction. Mixtures with 12 % cement show the greatest sensitivity of the flow rate to small increases in water content. The achieved compressive strength of about 0.5–2.0 MPa meets operational requirements while maintaining re-excavation for mixtures with reduced binder. The practice of Germany, China, the USA, and Russian Federation confirms the technological versatility for reconstruction and problematic soil conditions.

Conclusions

Conclusions. CLSM technology reduces the risk of settlement and vibration, ensuring self-compaction and re-excavation of the soil mass. The main barrier is the lack of an appropriate regulatory framework and standardization.

жидкий грунтсамоуплотняющийся композитобратная засыпкаCLSM/Flüssigbodenпросадочные и набухающие грунтыреэкскавацияводоцементное отношениепрочность на сжатиеcontrolled low strength materialbackfillCLSM/Flüssigbodencollapsible and swelling soilsre-excavationwater-cement ratiocompressive strengthReferences<i>Круглей Е.В., Волченко Д.И.</i> Способ изготовления искусственного грунта «Литогрунт»: Патент RU 2 682 920 C1. Опубл. 08.04.2019.<i>Krugley E.V., Volchenko D.I.</i> Method for producing artificial soil “Lithogrunt”. Patent RU 2 682 920 C1. Publ. date. 4 August 2019. (In Russian).<i>Карпенко С.А.</i> Опыт применения самоуплотняющейся грунтовой смеси. Концепции современного образования: вопросы теории и практики. Казань: СитИвент; 2020, с. 203–208.<i>Karpenko S.A.</i> Experience in using a self-compacting soil mixture. Concepts of modern education: theoretical and practical issues. Kazan: SitIvent Publ.; 2020, pp. 203–208. (In Russian).Technische Universität München. Prüfung und Bewertung der Dauerhaftigkeit „zeitweise fließfähiger und selbstverdichtender Verfüllbaustoffe (ZFSV)“ im Unterbau von Verkehrsflächen. Zum Forschungs- und Entwicklungsvorhaben FE-Nr. 05.0205/2018/IGB. München, 30 September 2022. (In German).Technische Universität München. Prüfung und Bewertung der Dauerhaftigkeit „zeitweise fließfähiger und selbstverdichtender Verfüllbaustoffe (ZFSV)“ im Unterbau von Verkehrsflächen. Zum Forschungs- und Entwicklungsvorhaben FE-Nr. 05.0205/2018/IGB. München, 30 September 2022. (In German).Technische Hinweise zu Flüssigböden. RAL Gütegemeinschaft Flüssigboden e.V. [internet]. Available at: https://www.ral-gg-fluessigboden.de (accessed 30 July 2025).Technische Hinweise zu Flüssigböden. RAL Gütegemeinschaft Flüssigboden e.V. [internet]. Available at: https://www.ral-gg-fluessigboden.de (accessed 30 July 2025).ACI 229R-13. Report on Controlled Low-Strength Materials. American Concrete Institute; 2013.ACI 229R-13. Report on Controlled Low-Strength Materials. American Concrete Institute; 2013.<i>Dev K.L., Kumar D.R., Wipulanusat W.</i> Machine learning prediction of the unconfined compressive strength of CLSM using fly ash and pond ash. Scientific Reports. 2024;14:27540. https://doi.org/10.1038/s41598-024-78050-w.<i>Dev K.L., Kumar D.R., Wipulanusat W.</i> Machine learning prediction of the unconfined compressive strength of CLSM using fly ash and pond ash. Scientific Reports. 2024;14:27540. https://doi.org/10.1038/s41598-024-78050-w.Liquid > Solid > Ready? Comparison of Five Flowable Backfills for Sewer Pipe Trenches. IKT ‑ Institute for Underground Infrastructure [internet]. Available at: https://www.ikt-online.org/blog/comparison-flowablebackfills-sewer-pipe-trenches/ (accessed 30 July 2025).Liquid > Solid > Ready? Comparison of Five Flowable Backfills for Sewer Pipe Trenches. IKT ‑ Institute for Underground Infrastructure [internet]. Available at: https://www.ikt-online.org/blog/comparison-flowable-backfills-sewer-pipe-trenches/ (accessed 30 July 2025).СП 22.13330.2016. Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83* [интернет]. Режим доступа: https://www.minstroyrf.gov.ru/docs/14627/.SP 22.13330.2016. Soil bases of buildings and structures. Updated version of SNiP 2.02.01-83* [internet]. Available at: https://www.minstroyrf.gov.ru/docs/14627/. (In Russian).СП 45.13330.2017. Земляные сооружения, основания и фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 3.02.01-87 [интернет]. Режим доступа: https://www.minstroyrf.gov.ru/docs/14715/.SP 45.13330.2017. Earthworks, Grounds and Footings. Updated version of SNiP 3.02.01-87 [internet]. Available at: https://www.minstroyrf.gov.ru/docs/14715/. (In Russian).ГОСТ 25100-2020. Грунты. Классификация. Москва: Стандартинформ; 2020.State Standard 25100-2020. Soils. Classification. Moscow: Standartinform Publ.; 2020. (In Russian).<i>Власов О.А., Мечев В.В., Власова Ф.Г.</i> Способ конверсии метана. Патент RU 2 682 576 C1. Опубл. 10.08.2014.<i>Vlasov O.A., Mechev V.V., Vlasova F.G.</i> Methane conversion method. Patent RU 2 682 576 C1. Publ. date 10 August 2014. (In Russian).<i>Xu J., Luo Q., Tang Y., Zeng Z., Liao J.</i> Experimental study and application of controlled low-strength materials in trench backfilling in Suqian City, China. Materials. 2024;17(4):775. https://doi.org/10.3390/ma17040775.<i>Xu J., Luo Q., Tang Y., Zeng Z., Liao J.</i> Experimental study and application of controlled low-strength materials in trench backfilling in Suqian City, China. Materials. 2024;17(4):775. https://doi.org/10.3390/ma17040775.<i>Afrin H.</i> A review on different types of soil stabilization techniques. International Journal of Transportation Engineering and Technology. 2017;3(2):19–24. https://doi.org/10.11648/j.ijtet.20170302.12.<i>Afrin H.</i> A review on different types of soil stabilization techniques. International Journal of Transportation Engineering and Technology. 2017;3(2):19–24. https://doi.org/10.11648/j.ijtet.20170302.12.<i>Schmidt M., Spieth H., Haubach C., Kühne C.</i> 100 pioneers in efficient resource management: best practice cases from producing companies. Springer Spektrum; 2019.<i>Schmidt M., Spieth H., Haubach C., Kühne C.</i> 100 pioneers in efficient resource management: best practice cases from producing companies. Springer Spektrum; 2019.<i>Li F., Liu C., Wang L., Zhou L.</i> A controllable low‑strength material (CLSM). Patent CN 108203270 A. Publ. date 26 Junу 2018.<i>Li F., Liu C., Wang L., Zhou L.</i> A controllable low strength material (CLSM). Patent CN 108203270 A. Publ. date 26 Junу 2018.<i>Chen Y., Deng X., Wang Y., Zhang Q.</i> Controllable low‑strength backfill material and preparation method. Patent CN 113264731 A. Publ. date 17 August 2021.<i>Chen Y., Deng X., Wang Y., Zhang Q.</i> Controllable low strength backfill material and preparation method. Patent CN 113264731 A. Publ. date 17 August 2021.<i>Stolzenburg O.</i> Baustoff und Verfahren zu seiner Herstellung. Patent DE 103 02 772 A1. Publ. date 29 July 2004.<i>Stolzenburg O.</i> Baustoff und Verfahren zu seiner Herstellung. Patent DE 103 02 772 A1. Publ. date 29 July 2004.<i>Han J., Jo Y., Kim Y., Kim B.</i> Development of high‑performance fly‑ash‑based controlled low‑strength materials for backfilling in metropolitan cities. Applied Sciences. 2023;13(16):9377. https://doi.org/10.3390/app13169377.<i>Han J., Jo Y., Kim Y., Kim B.</i> Development of high performance fly ash based controlled low strength materials for backfilling in metropolitan cities. Applied Sciences. 2023;13(16):9377. https://doi.org/10.3390/app13169377.<i>Sumalatha J., Nataraja M.C., Sivakumar Babu G.L.</i> Controlled low-strength material with industrial by‑products in the isolation of contaminated sites. International Journal of Sustainable Engineering. 2025; 18(1):2507914. https://doi.org/10.1080/19397038.2025.2507914.<i>Sumalatha J., Nataraja M.C., Sivakumar Babu G.L.</i> Controlled low-strength material with industrial by products in the isolation of contaminated sites. International Journal of Sustainable Engineering. 2025;18(1):2507914. https://doi.org/10.1080/19397038.2025.2507914.<i>Peng W., Dai Z.</i> Mechanism of crack development and strength deterioration in controlled low‑strength material in dry environment. Sustainability. 2025;17(3):965. https://doi.org/10.3390/su17030965.<i>Peng W., Dai Z.</i> Mechanism of crack development and strength deterioration in controlled low strength material in dry environment. Sustainability. 2025;17(3):965. https://doi.org/10.3390/su17030965.<i>Gabr M.A., Bowders J.J.</i> Controlled low-strength material using fly ash and AMD sludge. Journal of Hazardous Materials. 2002;76(2-3):251–263. https://doi.org/10.1016/S0304-3894(00)00202-8.<i>Gabr M.A., Bowders J.J.</i> Controlled low-strength material using fly ash and AMD sludge. Journal of Hazardous Materials, 2002;76(2-3):251–263. https://doi.org/10.1016/S0304-3894(00)00202-8.<i>Katz A., Kovler K.</i> Utilization of industrial by-products for the production of controlled low strength materials (CLSM). Waste Management. 2004;24(5):501–512. https://doi.org/10.1016/s0956-053x(03)00134-x.<i>Katz A., Kovler K.</i> Utilization of industrial by-products for the production of controlled low strength materials (CLSM). Waste Management. 2004;24(5):501–512. https://doi.org/10.1016/s0956-053x(03)00134-x.Guide Specification for Controlled Low Strength Materials (CLSM) [internet]. Available at: https://cf.specifyconcrete.org/doc/Flowable_Fill_Guide_Spec.pdf.Guide Specification for Controlled Low Strength Materials (CLSM) [internet]. Available at: https://cf.specifyconcrete.org/doc/Flowable_Fill_Guide_Spec.pdf.<i>Xu J., Wang F., Liu Y.,</i> et al. Assessment of uncontrolled backfill replacements using CLSM for urban pipeline trenches. Journal of Materials in Civil Engineering. 2021;33(11):04021308.<i>Xu J., Wang F., Liu Y.</i>, et al. Assessment of uncontrolled backfill replacements using CLSM for urban pipeline trenches. Journal of Materials in Civil Engineering. 2021;33(11):04021308.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.