vestnikcstroyВестник НИЦ «Строительство»Bulletin of Science and Research Center of Construction2224-94942782-3938АО «НИЦ «Строительство»10.37538/2224-9494-2024-4(43)-93-109PTECKEvestnikcstroy-477Research ArticleОСНОВАНИЯ И ФУНДАМЕНТЫ, ПОДЗЕМНЫЕ СООРУЖЕНИЯFOUNDATIONS, UNDERGROUND STRUCTURESИсследование вопросов оперативного контроля струйной цементации грунтов по параметрам грунтоцементной пульпыStudy of operational control issues in jet grouting based on the parameters of the spoil return jet grouted materialАнтоненкоД. В.AntonenkoD. V.

Дмитрий Владимирович Антоненко*, аспирант, АО «НИЦ «Строительство»; инженер сектора усиления оснований и закрепления грунтов лаборатории освоения подземного пространства городов (№ 35), НИИОСП им. Н.М. Герсеванова АО «НИЦ «Строительство», Москва

2-я Институтская ул., д. 6, к. 1, г. Москва, 109428, Российская Федерация; Рязанский проспект, д. 59, г. Москва, 109428, Российская Федерация

e-mail: lab22@niiosp.ru

Dmitry V. Antonenko*, Postgraduate Student, JSC Research Center of Construction; Engineer, Base Reinforcement and Soil Stabilization Sector, Laboratory of Urban Underground Space Development (No. 35), Research Institute of Bases and Underground Structures named after N.M. Gersevanov, JSC Research Center of Construction, Moscow

2nd Institutskaya str., 6, bld. 1, Moscow, 109428, Russian Federation; Ryazanskiy ave., 59, Moscow, 109428, Russian Federation

e-mail: lab22@niiosp.ru

ШапошниковА. В.ShaposhnikovA. V.

Андрей Васильевич Шапошников, канд. техн. наук, заведующий сектором усиления оснований и закрепления грунтов 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), Head of the Base Reinforcement and Soil Stabilization Sector, Laboratory of Urban Underground Space Development (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

МисюкА. И.MisyukA. I.

Анастасия Игоревна Мисюк, заместитель заведующего сектором усиления оснований и закрепления грунтов 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: lab22@niiosp.ru

Anastasia I. Misyuk, Deputy Head of the Base Reinforcement and Soil Stabilization Sector, Laboratory of Urban Underground Space Development (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: lab22@niiosp.ru

ШулятьевО. А.ShulyatyevO. A.

Олег Александрович Шулятьев, д-р техн. наук, заместитель директора по научной работе, заведующий лабораторией 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: niiosp35@yandex.ru

Oleg A. Shulyatyev, Dr. Sci. (Engineering), Deputy Director for Scientific Work, Head of the Laboratory of Urban Underground Space Development (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: niiosp35@yandex.ru

ТихоновИ. Н.TikhonovI. N.

Игорь Николаевич Тихонов, д-р техн. наук, профессор кафедры «Строительные сооружения, конструкции и материалы», АО «НИЦ «Строительство»; руководитель центра № 21, НИИЖБ им. А.А. Гвоздева АО «НИЦ «Строительство», Москва

2-я Институтская ул., д. 6, к. 1, г. Москва, 109428, Российская Федерация; 2-я Институтская ул., д. 6, к. 5, г. Москва, 109428, Российская Федерация

Igor N. Tikhonov, Dr. Sci. (Engineering), Professor, Department of Building Structures and Materials, JSC Research Center of Construction; Head of Center No. 21, Research Institute of Concrete and Reinforced Concrete named after A.A. Gvozdev, JSC Research Center of Construction, Moscow

2nd Institutskaya str., 6, bld. 1, Moscow, 109428, Russian Federation; 2nd Institutskaya str., 6, bld. 5, Moscow, 109428, Russian Federation

ПятикрестовскийК. П.PyatikrestovskyK. P.

Константин Пантелеевич Пятикрестовский, д-р техн. наук, АО «НИЦ «Строительство», Москва

2-я Институтская ул., д. 6, к. 1, г. Москва, 109428, Российская Федерация

Konstantin P. Pyatikrestovsky, Dr. Sci. (Engineering), JSC Research Center of Construction, Moscow

2nd Institutskaya str., 6, bld. 1, Moscow, 109428, Russian Federation

АО «НИЦ «Строительство»; Научно-исследовательский, проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт оснований и подземных сооружений (НИИОСП) им. Н.М. Герсеванова АО «НИЦ «Строительство»РоссияJSC Research Center of Construction; Research Institute of Bases and Underground Structures named after N.M. Gersevanov, JSC Research Center of ConstructionRussian FederationНаучно-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 FederationАО «НИЦ «Строительство»; Научно-исследовательский, проектно-конструкторский и технологический институт бетона и железобетона (НИИЖБ) им. А.А. Гвоздева АО «НИЦ «Строительство»РоссияJSC Research Center of Construction; Research Institute of Concrete and Reinforced Concrete named after A.A. Gvozdev, JSC Research Center of ConstructionRussian FederationАО «НИЦ «Строительство»РоссияJSC Research Center of ConstructionRussian Federation20242412202443493109Copyright © Антоненко Д.В., Шапошников А.В., Мисюк А.И., Шулятьев О.А., Тихонов И.Н., Пятикрестовский К.П., 20252025Антоненко Д.В., Шапошников А.В., Мисюк А.И., Шулятьев О.А., Тихонов И.Н., Пятикрестовский К.П.Antonenko D.V., Shaposhnikov A.V., Misyuk A.I., Shulyatyev O.A., Tikhonov I.N., Pyatikrestovsky K.P.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/PTECKEВведение

Введение. Технология струйной цементации является одной из самых востребованных в геотехнике. Геотехнические конструкции, выполненные по данной технологии, являются скрытыми и требуют особого контроля заданных параметров. В настоящее время в нормативной документации установлены положения контроля в основном только после выполнения работ для набравшего прочность закрепленного грунта. Такие методы контроля не могут оказать влияние на результат работ, а только констатируют его. Для возможности контролируемого влияния на результат необходимо разработать метод оперативного контроля производства работ, на основании которого будет возможно регулировать процесс во время работ так, чтобы достигался необходимый результат. Одним из решений данного вопроса может стать оперативный контроль качества закрепления по параметрам изливающейся при струйной цементации грунтоцементной пульпы.

Цель

Цель. Исследование вопросов контроля при закреплении грунта методом струйной цементации на основании физико-механических характеристик изливаемой в процессе закрепления грунтоцементной пульпы.

Материалы и методы

Материалы и методы. Исследование было проведено на образцах, полученных в лабораторных условиях. Материалы для лабораторных образцов: песок мелкий, средней крупности, крупный, суглинок, глина, цемент ЦЕМ 0 42,5Н, вода. Лабораторные образцы изготавливались путем смешивания различных составов грунтоцементной смеси, моделирующих грунтоцементную пульпу, преобразующуюся в процессе отвердения в грунтоцемент. Исследования лабораторных образцов заключались в определении плотности в жидком состоянии и плотности, прочности после твердения.

Результаты

Результаты. Получена зависимость увеличения прочности грунтоцемента при увеличении плотности грунтоцементной пульпы в рамках изменения соотношения компонентов состава пульпы.

Выводы

Выводы. Проведенные исследования позволили оценить влияние количественного соотношения составных частей в моделях грунтоцементной смеси (пульпы) на ее плотность и, как следствие, на прочность и плотность образцов грунтоцемента.

Introduction

Introduction. The jet grouting technology is considered to be one of the most relevant methods in geotechnics. Geotechnical structures based on this technology are hidden and require special control of the intended properties. Currently, the regulatory documentation primarily establishes control measures only after the completion of work on the stabilized soil that has gained strength. Such control methods has no impact on the results of the work but merely confirm it. The controlled influence on the results requires developing a method for operational process control in order to adjust the process in real-time and achieve the desired outcome. A solution to this issue may involve operational control of the stabilization quality based on the parameters of the soil-cement slurry discharged during jet grouting.

Aim

Aim. To investigate control issues in soil stabilization using jet grouting based on the physical and mechanical characteristics of the soil cement slurry discharged during the stabilization process.

Materials and methods

Materials and methods. The study was conducted on samples obtained under laboratory conditions. The materials for the laboratory samples included fine, medium, and coarse sand; loam; clay; CEM 0 42.5N cement; water. Laboratory samples were created by mixing various compositions of the soil cement mixture, simulating the soil cement slurry that transforms into soil-cement during the hardening process. Studying the laboratory samples involved determining the density in a liquid state and the density and strength after hardening.

Results

Results. The study revealed the dependence of an increase in the strength of soil cement on a growth in the density of soil cement slurry while changing the ratio of components of the slurry composition.

Conclusions

Conclusions. The conducted studies were instrumental in assessing the impact of the quantitative ratio of the components in the models of the soil-cement mixture (slurry) on its density and, as a result, on the strength and density of soil-cement samples.

струйная цементацияjet groutingгрунтоцементпульпапрочность ГЦЭоперативный контрольгрунтоцементная смесьгрунтоцементный элементзакрепление грунтаjet groutingsoil cementslurrystrength of soil-cement elementoperational controlsoil-cement mixturesoil-cement elementsoil stabilizationФинансирование НИОКР по внутреннему соглашению № 16 от АО «НИЦ «Строительство».Funding for Research and Development was provided under internal agreement No. 16 by JSC Research Center of Construction.ReferencesСП 45.13330.2017. Земляные сооружения, основания и фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 3.02.01-87 [интернет]. Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/456074910.SP 45.13330.2017. Earthworks, Grounds and Footings. Updated version of SNiP 3.02.01-87 [internet]. Available at: https://docs.cntd.ru/document/456074910. (In Russian).<i>Бройд И.И.</i> Струйная технология. Москва: Издательство ассоциации строительных вузов; 2004.<i>Broyd I.I.</i> Inkjet technology. Moscow: Publishing House of the Association of Construction Universities; 2004. (In Russian).<i>Малинин А.Г.</i> Струйная цементация грунтов. Москва: Стройиздат; 2010.<i>Malinin A.G.</i> Jet cementation of soils. Moscow: Stroyizdat Publishing House; 2010. (In Russian).<i>Малинин А.Г., Салмин И.А.</i> О возможности контроля прочности грунтоцементных элементов по прочности грунтоцементной пульпы. Жилищное строительство. 2024;(9):11–13. https://doi.org/10.31659/0044-4472-2024-9-11-13<i>Malinin A.G., Salmin I.A.</i> On the possibility of controlling the strength of soil cement elements by the strength of soil cement pulp. Zhilishchnoe Stroitel’stvo = Housing construction. 2024;(9):11–13. (In Russian). https://doi.org/10.31659/0044-4472-2024-9-11-13<i>Ибрагимов М.Н., Семкин В.В., Шапошников А.В.</i> Закрепление грунтов в подземном строительстве. Москва: АСВ; 2022.<i>Ibragimov M.N., Semkin V.V., Shaposhnikov A.V.</i> Soil consolidation in underground construction. Moscow: ASV Publ.; 2022. (In Russian).<i>Ибрагимов М.Н., Семкин В.В., Шапошников А.В.</i> Способ контроля и прогнозирования параметров и прочности jet-свай при производстве работ. Вестник НИЦ «Строительство». 2017;13(2):41–50.<i>Ibragimov M.N., Semkin V.V., Shaposhnikov A.V.</i> Method of control and forecasting parameters and strength of jet-piles at the production of works. Vestnik NIC Stroitel`stvo = Bulletin of Science and Research Center of Construction. 2017;(2):41–50. (In Russian).<i>Малышев Л.И. Хасин М.Ф., Бройд И.И., Малышев Л.И. </i>О способе сооружения противофильтрационных завес с образованием прорези водовоздушной струей. В: Прогрессивные решения в проектировании и производстве гидротехнических работ: сб. науч. тр. Гидропроекта. Москва: Ин-т «Гидропроект»; 1974, с. 27–36.<i>Malyshev L.I., Khasin M.F., Broyd I.I.</i> On the method of constructing anti-filtration curtains with the formation of a slit by an air-water jet. In: Progressive solutions in the design and production of hydraulic engineering works. Proceedings of the Gidroproekt. Moscow: In-t “Gidroproekt”; 1974, pp. 27–36. (In Russian).<i>Корольков В.Н., Смородинов М.И., Сухарев С.Г., Федоров Б.С.</i> Струйная технология устройства несущих конструкций в грунте. Основания, фундаменты и механика грунтов. 1984;(5):19–26.<i>Korolkov V.N., Smorodinov M.I., Sukharev S.G., Fedorov B.S.</i> Jet technology of the device of load-bearing structures in the ground. Soil Mechanics and Foundation Engeneering. 1984;(5):19–26. (In Russian).<i>Черняков A.B.</i> Оценка долговечности грунтобетона в струйной технологии. Бетон и железобетон. 2012;(4):20–25.<i>Chernyakov A.B.</i> Assessment of the durability of ground concrete in jet technology. Beton i Zhelezobeton = Concrete and Reinforced Concrete. 2012;(4):20–25. (In Russian).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 291.1325800.2017. Конструкции грунтоцементные армированные. Правила проектирования. Москва: Стандартинформ; 2017.SP 291.1325800.2017. Armed grouted structures. Rules of architectural design. Moscow: Standartinform Publ.; 2017. (In Russian).ГОСТ Р 70696-2023. Растворы инъекционные для закрепления грунтов на основе цемента. Методы испытаний. Москва: Российский институт стандартизации; 2023State Standard R 70696-2023. Cement based injection mortars. Methods of testing. Moscow: Russian Institute of Standardization; 2023. (In Russian).ГОСТ Р 70695-2023. Грунты, закрепленные инъекционными растворами на основе цемента и силиката натрия. Методы испытаний. Москва: Российский институт стандартизации; 2023.State Standard R 70695-2023. Soils chemically fixed with mortars based on cement and sodium silicate. Methods of testing. Moscow: Russian Institute of Standardization; 2023. (In Russian).ГОСТ Р 59706-2022. Грунты химически закрепленные. Технические условия. Москва: Российский институт стандартизации; 2022.State Standard R 59706-2022. Soil’s chemical improvement. Specifications. Moscow: Russian Institute of Standardization; 2022. (In Russian).ГОСТ Р 59538-2021. Растворы инъекционные для закрепления грунтов на основе цемента. Технические условия. Москва: Стандартинформ; 2022.State Standard R 59538-2021. Cement based injection mortars. Specifications. Moscow: Standartinform Publ.; 2022. (In Russian).Инструкция по изготовлению и применению грунтобетона в строительстве (СН 23-58). Москва: Госстройиздат; 1958.Instructions for the manufacture and use of ground concrete in construction (CH 23-58). Moscow: Gosstroyizdat Publ.; 1958. (In Russian).Рекомендации по применению свай, устраиваемых с использованием струйной геотехнологии. НИИОСП, Лаб. № 38, Москва.Recommendations for the use of piles arranged using jet geotechnology. NIIOSP, Lab. No. 38, Moscow. (In Russian).Методическое пособие по укреплению грунтов методами струйной цементации, глубинным перемешиванием, инъекции растворами на основе микроцементов, манжетной инъекцией в режиме гидроразрывов. Москва: Минстрой РФ; 2020.Methodological guide for strengthening soils by jet cementation methods, deep mixing, injection with solutions based on micro-cements, cuff injection in hydraulic fracturing mode. Moscow: Ministry of Construction of the Russian Federation; 2020. (In Russian).Методические рекомендации «Методы контроля качества искусственных оснований из закрепленных грунтов». Москва: Минстрой РФ; 2020.Methodological recommendations Methods of quality control of artificial bases from fixed soils. Moscow: Ministry of Construction of the Russian Federation; 2020. (In Russian).Рекомендации по струйной технологии сооружения противофильтрационных завес, фундаментов, подготовки оснований и разработки мерзлых грунтов. Москва: ВНИИОСП; 1989.Recommendations on jet technology for the construction of anti-filtration curtains, foundations, preparation of foundations and development of frozen soils. Moscow: VNIIOSP; 1989. (In Russian).BS EN 1997-1:2024. Eurocode 7. Geotechnical Design. Part 1: General Rules. https://doi.org/10.3403/30401997BS EN 1997-1:2024. Eurocode 7. Geotechnical Design. Part 1: General Rules. https://doi.org/10.3403/30401997BS EN 1997-2:2007. Eurocode 7. Geotechnical Design. Part 2: Ground investigation and testing. https://doi.org/10.3403/30047536BS EN 1997-2:2007. Eurocode 7. Geotechnical Design. Part 2: Ground investigation and testing. https://doi.org/10.3403/30047536BSI BS EN 12716-2018. Execution of Special Geotechnical Work – Jet Grouting. https://doi.org/10.3403/30354261BSI BS EN 12716-2018. Execution of Special Geotechnical Work – Jet Grouting. https://doi.org/10.3403/30354261<i>Duzceer R., Gokalp A.</i> Construction and Quality Control of Jet Grouting Applications in Turkey. In: Third International Conference on Grouting and Ground Treatment. American Society of Civil Engineers; 2003, pp. 281–293. https://doi.org/10.1061/40663(2003)106<i>Duzceer R., Gokalp A.</i> Construction and Quality Control of Jet Grouting Applications in Turkey. In: Third International Conference on Grouting and Ground Treatment. American Society of Civil Engineers; 2003, pp. 281–293. https://doi.org/10.1061/40663(2003)106<i>Weidle A. Hoffmann H., Katzenbach R.</i> Jet grouting – Chances of risk assessment based on probabilistic methods. In: 15th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering (Istanbul) [internet]; 2001, pp. 1763-1766. Available at: https://www.issmge.org/publications/publication/jet-grouting-chancesof-risk-assessment-based-on-probabilistic-methods (accessed 06 November 2024).<i>Weidle A. Hoffmann H., Katzenbach R.</i> Jet grouting – Chances of risk assessment based on probabilistic methods. In: 15th International Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering (Istanbul) [internet]; 2001, pp. 1763–1766. Available at: https://www.issmge.org/publications/publication/jet-grouting-chancesof-risk-assessment-based-on-probabilistic-methods (accessed 06 November 2024).ГОСТ 25100-2020. Грунты. Классификация. Москва: Стандартинформ; 2020.State Standard 25100-2020. Soils. Classification. Moscow: Standartinform Publ.; 2020. (In Russian).ГОСТ 5802-86. Растворы строительные. Методы испытаний. Москва: Стандартинформ; 2018.State Standard 5802-86. Mortars. Test methods. Moscow: Standartinform Publ.; 2018. (In Russian).ГОСТ 34532-2019. Цементы тампонажные. Методы испытаний. Москва: Стандартинформ; 2019.State Standard 34532-2019. Well cements. Test methods. Moscow: Standartinform Publ.; 2019. (In Russian).ГОСТ 33213-2014 (ISO 10414-1:2008). Контроль параметров буровых растворов в промысловых условиях. Растворы на водной основе. Москва: Стандартинформ; 2015.State Standard 33213-2014 (ISO 10414-1:2008). Field testing of drilling fluids. Water-based fluid. Moscow: Standartinform Publ.; 2015. (In Russian).ГОСТ Р 70308-2022. Растворы инъекционные для закрепления грунтов на основе тонкодисперсного вяжущего. Технические условия. Москва: Российский институт стандартизации; 2022.State Standard R 70308-2022. Injection mortars based on a finely dispersed binder for soil stabilization. Specifications. Moscow: Russian Institute of Standardization; 2022. (In Russian).ГОСТ 310.3-76. Цементы. Методы определения нормальной густоты, сроков схватывания и равномерности изменения объема [интернет]. Режим доступа: https://docs.cntd.ru/document/871001226State Standard 310.3-76. Cements. Methods for determination of standard consistency, times of setting and soundness [internet]. Available at: https://docs.cntd.ru/document/871001226. (In Russian).

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