"Технологические правила цементации кладки искусственных сооружений"
(утв. МПС СССР 02.08.1987)

Технологические правила цементации кладки искусственных сооружений разработаны Нормативно-технологическим отделом по инженерным сооружениям Проектно-технологического конструкторского бюро ЦП МПС с использованием передового опыта производства цементационных работ ВПСМО "Союзгидроспецстрой" Министерства энергетики и электрификации СССР. Настоящие правила служат руководством по применению материалов для цементационных растворов, составлению проекта производства работ и организации их проведения.

Правила рассчитаны на инженерно-технических работников организаций, выполняющих в системе МПС работы по ремонту и содержанию искусственных сооружений.

1.1. Настоящие правила распространяются на производство работ по цементации бетонной, кирпичной и каменной кладки мостов, труб, обделки тоннелей и укрепительных сооружений.

1.2. Цементацию кладки искусственных сооружений производят с целью восстановления монолитности, увеличения прочности, повышения водонепроницаемости, устранения фильтрации воды через кладку, увеличения ее долговечности.

1.3. Возможность применения способа цементации кладки зависит от размера трещин в кладке, их конфигурации, скорости фильтрации воды через кладку и ее химического состава.

1.4. При применении цементов, удовлетворяющих по тонкости помола требованиям действующих нормативов, при правильном назначении консистенции нагнетаемых растворов и режима давления может быть достигнута удовлетворительная цементация трещин с раскрытием порядка 0,2 - 0,5 мм.

1.5. Сущность способа цементации заключается в том, что в кладку через пробуренные скважины нагнетают цементный раствор, который после твердения превращается в плотный водонепроницаемый и нерастворимый в воде материал, заполняющий трещины и пустоты и препятствующий фильтрации через них воды.

1.6. Для повышения водонепроницаемости, уменьшения усадочных явлений, увеличения зоны растекания и регулировки сроков схватывания в нагнетаемые растворы вводят специальные добавки.

1.7. Нагнетание цементного раствора может производиться гидравлическим способом - насосами и пневматическим - непосредственно сжатым воздухом от компрессора посредством растворонагнетателей.

1.8. Работы по цементации ведут на основании проекта, составленного по материалам обследования кладки сооружения.

2.1. Обследование состояния кладки производят для того, чтобы установить границы и характер дефектных участков, наличие и размеры трещин.

2.2 Обследованию предшествует ознакомление с архивными материалами, относящимися к постройке и эксплуатации данного сооружения.

2.3. Обследование слагается из следующих видов работ:

тщательного осмотра всей доступной внешней поверхности кладки;

специального наблюдения за состоянием кладки после дождей и снеготаяния с целью выяснения работы дренажа и качества уложенной изоляции;

установления количества течей, их расположения и характера (в том числе составляют картину течей на развертке тоннеля, трубы);

наблюдения за состоянием трещин по гипсовым маякам, маркам, пластинкам и мессурам;

взятия (в необходимых случаях) образцов кладки для лабораторных испытаний прочности материала;

бурения скважин и пробного нагнетания воды для определения водонепроницаемости (удельного водопоглощения) кладки;

пробного нагнетания цементного раствора в скважины для определения предельно допустимого давления;

химического анализа воды, омывающей кладку.

2.4. Фильтрация воды через толщу кладки проявляется в виде мокрых пятен, капель, струй, потеков выщелачивания и т.п.

Наиболее интенсивная фильтрация происходит в местах с пониженной плотностью кладки, а также через трещины и температурные швы.

2.5. Трещины, способные изменить статические условия работы сооружения, должны быть зарегистрированы и измерены. Устья трещин на поверхности кладки отмечают масляной краской с указанием их номера и даты отметки.

Изменение ширины раскрытия трещины определяют с помощью мессур часового типа (рис. 1, а), а также с помощью маяков из цементного раствора или гипса, накладываемых поперек трещины (рис. 1, б). Последующий разрыв затвердевшего маяка, как и удлинение трещины за отметки, указывает на ее развитие.

Размер раскрытия трещины определяют с помощью мессур, микроскопа Брюннеля, марок, заделанных в кладку по обеим сторонам трещины (рис. 1, в), или при помощи двух закрепленных в кладке металлических пластинок (рис. 1, г), снабженных делениями в миллиметрах. Расстояние между марками обычно измеряют штангенциркулем.

Для определения глубины распространения открытых трещин применяют: щупы (при достаточной ширине трещин), бурение скважин, подсекающих фильтрующие трещины на глубине, отбор кернов, а также геофизические (неразрушающие) методы контроля.

2.6. Водопроницаемость кладки определяют удельным водопоглощением (прил. 1). Для определения водопроницаемости кладки по контуру участка, подлежащего цементации, пробуривают исследовательские скважины (не менее 10% от общего числа скважин). Глубину скважин назначают достаточной для испытания всей дефектной толщи кладки (п. 3.6).

При удельном водопоглощении кладки менее 0,003 л/(мин·кПа·м) способ цементации применять не рекомендуется как неэффективный.

В дальнейшем исследовательские скважины используют как рабочие цементационные. В случае, если исследованием установлено, что цементацию кладки выполнять не следует, скважины необходимо ликвидировать цементно-песчаным раствором (п. 9.34).

Результаты обследования кладки мостов и труб оформляют в виде пояснительной записки с приложением журнала обследования дефектной кладки (прил. 2) и чертежей освидетельствованных сооружений с нанесением обнаруженных дефектов.

На чертежах трещины зарисовывают с показанием места установки маяков, марок, пластин, мессур.

3.1. Работы по цементации кладки независимо от их объема выполняют по утвержденному проекту, составленному на основании результатов обследования кладки и с учетом специфики эксплуатации сооружений.

3.2. В проекте цементации должны быть решены следующие вопросы:

установлены участки кладки, подлежащей цементации (протяженность участков по фронту сооружения, высота, расположение в плане);

установлены количество, расположение и глубина цементационных скважин;

установлены расстояния между рядами скважин и между скважинами в ряду, а также последовательность их цементации (очередность обработки);

определена длина зон <1> цементации по глубине цементируемых скважин;

--------------------------------

<1> Зона скважины - интервал скважины вдоль ее оси, изолированный от остальных частей скважины.

назначены материалы для цементации;

выполнен подсчет потребности в материалах для цементации и удельного расхода материалов на 1 м³ кладки;

определен тип оборудования для производства цементационных работ с составлением схемы организации работ, размещением оборудования, в том числе растворного узла и склада материалов, а также обеспечения участка водой, электроэнергией, сжатым воздухом;

назначены мероприятия по контролю качества зацементированной кладки, технике безопасности и охране окружающей среды.

3.3. Количество, взаимное расположение, глубина и направление скважин, назначаемое в проекте в зависимости от типа и параметров кладки, характера и количества течей и других условий производства работ, должны быть такими, чтобы в результате цементации достигались монолитность кладки и ее водонепроницаемость.

3.4. Ориентировочно расстояние между скважинами назначают следующим:

В указанных пределах большее значение расстояния между скважинами принимают для кладки со значительным количеством трещин, пустот и пор.

3.5. Скважины для нагнетания цементного раствора располагают по квадратной или шахматной сетке.

3.6. Направление скважин должно увязываться с направлением трещин. Ось скважин должна быть как можно ближе к нормали по отношению к плоскости трещин.

Глубину скважин назначают в зависимости от конструкции сооружения. В опорах ее принимают не более 3/4 толщины массива при расположении скважин с одной стороны и не более 3/8 при расположении с обеих сторон. Скважины не должны приближаться своим забоем к противоположной стороне на расстояние менее 50 - 60 см. Обработку этих скважин ведут зонами, длина которых зависит от водопроницаемости кладки (п. 9.19). Глубину скважин при цементации кладки (обделки) труб и тоннелей назначают не более 2/3 толщины обделки.

В тоннелях нижний ряд скважин располагают на высоте 0,5 - 1,0 м от уровня лотка в зависимости от выбранного оборудования и удобства проведения работ.

Диаметр скважин принимают наименьшим исходя из условий обеспечения быстрой и экономичной проходки. Рекомендуется принимать следующие диаметры скважин: при перфораторном бурении 32 - 52 мм, при колонковом 73 - 96 мм.

На рис. 2, а, б даны примеры расположения скважин в кладке при ее сплошной цементации, когда требуется уплотнить весь массив кладки, и при ликвидации точечного очага фильтрации.

Схему расположения скважин на рис. 2, а принимают для участков кладки с большим количеством фильтрующих трещин и пор.

Обработку их ведут в три очереди <1> с постепенным сближением от 2 м (скважины первой очереди) до 1 м (скважины третьей очереди). Если по данным опробования контрольных скважин водопроницаемость кладки не снижается до проектного значения, рекомендуется бурить скважины на расстоянии 0,5 м одна от другой.

--------------------------------

<1> Очередь скважин - группа скважин, цементируемая по какому-либо одному этапу цементационных работ, характеризующемуся одинаковым расстоянием между скважинами.

В случае ликвидации очаговой фильтрации скважины располагают группой вокруг очага (рис. 2, б). Причем скважины по периметру бурят под углом 0,087 - 0,17 rad (5 - 10°) к центру расположения очага.

На рис. 3 даны схемы расположения скважин при ликвидации в кладке фильтрующих трещин и швов. Параметры скважин даны для конструкций толщиной более 2 м. При меньшей толщине параметры скважин соответственно уменьшают. Выбор схемы зависит от конкретных условий производства работ. При равенстве условий предпочитают схему двусторонней подсечки.

3.7. При наличии в кладке опор мостов косых срезов и глубоких трещин, которые разделяют опору на отдельно работающие части или раскрываются при проходе поезда, необходимо при составлении проекта ремонта опоры предусмотреть, помимо цементации, дополнительные меры по обеспечению монолитности кладки: устройство железобетонной рубашки, железобетонных поясов с дополнительной цементацией за железобетонную рубашку.

4.1. Выбор вида и марки цементов производят в зависимости от условий работы сооружений.

Для неагрессивных вод применяют портландцемент и его модификации (пуццолановые, пластифицированные и гидрофобные) марки не ниже 400.

В условиях сульфатной и магнезиальной агрессивной среды следует назначать сульфатостойкие цементы.

Все применяемые цементы должны удовлетворять требованиям ГОСТ 22236-85 "Цементы. Правила приемки" и ГОСТ 22266-76 "Цементы сульфатостойкие. Технические условия".

В случаях большого водопритока рекомендуется применять тампонажный цемент, удовлетворяющий требованиям ГОСТ 1581-85 "Портландцемент тампонажный. Технические условия".

Применение смешанных цементов для приготовления растворов не рекомендуется из-за их расслаивания.

При цементации бетонной кладки целесообразно использовать цементы тех видов, которые были использованы при приготовлении бетона конструкции.

Если степень заводского помола цемента не удовлетворяет требованиям ГОСТов, то для повышения эффективности цементационных работ рекомендуется произвести его вибродомол согласно технологии, указанной в прил. 3.

4.2. Вода, применяемая для приготовления раствора, должна удовлетворять техническим условиям на производство бетонных работ.

4.3. Песок по содержанию органических примесей должен отвечать требованиям ГОСТ 8735-75 "Песок для строительных работ. Методы испытания". Перед употреблением он должен быть просеян через сито с отверстиями 2,5 мм.

4.4. Для улучшения качества цементного раствора в зависимости от конкретных условий работы сооружения и целей выполняемых работ в раствор рекомендуется вводить следующие добавки.

Ускорители схватывания. Применяют для ускорения схватывания цементного раствора в тех случаях, когда имеется опасность вымыва раствора до его схватывания. Эффективны при напорной очаговой фильтрации, струйной течи.

В качестве ускорителей схватывания применяют:

алюминат натрия. Уменьшает размываемость раствора, увеличивает радиус проникания, повышает водонепроницаемость. Алюминат натрия с плотностью 1,34 - 1,44 г/см³ рекомендуется вводить в цементный раствор в количестве до 3% от массы цемента;

хлористый кальций (хлорид кальция). Увеличивает прочность раствора в первые дни твердения и повышает его водонепроницаемость. Допускается применять в количестве 2 - 3% от массы цемента;

сульфат натрия (сернокислый натрий). Добавляют в раствор в количестве до 2% от массы цемента;

силикат натрия (жидкое стекло). Незначительно понижает прочность цементного камня. Вводят до 3% от массы цемента.

Пластифицирующие добавки. Сульфитно-дрожжевая бражка - СДБ. Вводят в раствор в количестве 0,15 - 0,4% от массы цемента.

Мылонафт придает раствору гидрофобность, уменьшает водопоглощение и усадку цементного камня. Рекомендуется вводить в количестве не более 0,1% от массы цемента для кладки с малым количеством трещин и пустот.

Суперпластификатор 10-03 вводят в количестве 0,6 - 0,8% от массы цемента. Уменьшает водоотделение, снижает пористость, повышает прочность, водонепроницаемость и морозостойкость цементного камня, снижает вязкость раствора. Пластифицирующее действие добавка оказывает в течение 2 ч.

Суперпластификатор С-3 по действию аналогичен 10-03.

Пластифицирующие поверхностно-активные добавки не вводят при составлении смеси, содержащей гидрофобный или пластифицированные цементы, а также при сильном водопритоке.

Противоморозные добавки. Применяют в тех случаях, когда цементацию ведут в холодное время года или при отрицательной температуре кладки сооружения (при отсутствии льда в трещинах и порах кладки). В качестве противоморозных добавок применяют:

хлористый натрий. Вводят в раствор в количестве 0,5 - 2% от массы цемента;

хлористый кальций. Добавляют в количестве до 2% от массы цемента.

4.5. Проверку эффективности действия добавки на цемент выполняют до начала производства работ для каждой новой партии цемента.

4.6. Окончательную дозировку добавок устанавливают на основании лабораторных испытаний и контролируют во время работ.

Технические требования к добавкам даны в прил. 4.

5.1. Растворы для цементации должны обладать следующими основными свойствами: хорошей подвижностью, обеспечивающей заполнение пустот и трещин в кладке; однородностью и нерасслаиваемостью; создавать прочный и плотный цементный камень; осуществлять надежное сцепление цементного камня со стенками трещин; коррозионной стойкостью к агрессивным водам; морозостойкостью, долговечностью, отсутствием токсичности, не быть дефицитными.

5.2. Растворы для нагнетания должны готовиться из следующих компонентов: цемента, воды; цемента, добавок, воды; цемента, песка, добавок, воды (при больших поглощениях цемента, обусловленных большим раскрытием трещин).

5.3. Водоцементное отношение растворов, применяемых для цементации, назначают в зависимости от удельного водопоглощения q:

5.4. Расход материалов для цементации кладки назначают в зависимости от ее удельного водопоглощения.

Фактический расход материалов уточняют после выполнения опытно-производственных работ или на первом этапе производства работ.

Ниже даны рекомендуемые составы растворов в зависимости от водоцементного отношения:

В процессе цементации в зависимости от хода поглощения составы нагнетаемых растворов уточняют.

5.5. Цементно-песчаные растворы рекомендуется применять состава 1:1 или 1:2 (цемент, песок).

6.1. Приготовление раствора выполняют на месте работ непосредственно перед началом нагнетания.

6.2. Дозировку компонентов производят по массе с помощью дозаторов. При малом объеме работ дозировку допускается производить мерными ящиками, весами.

6.3. Растворы приготовляют в растворомешалке или смесительном баке, оборудованном ручными или механическими приспособлениями для перемешивания.

6.4. Цементный раствор с применением добавки готовят следующим образом. В растворомешалку заливают воду. В нее вводят требуемое количество добавки, перемешивают, затем добавляют необходимое количество цемента. Перемешивание цемента, воды и добавки должно продолжаться до получения однородной массы.

Жидкие добавки рабочей концентрации вводят в воду, перемешивают, затем добавляют необходимое количество цемента.

6.5. В качестве дозаторов для твердых и порошкообразных добавок применяют весы, для жидких - оттарированные емкости или дозаторы для воды.

6.6. Дозирование материалов для цементных растворов должно производиться с точностью до 3% для воды и цемента и до 5% для добавок к цементу.

6.7. Приготовленный цементный раствор должен непрерывно перемешиваться или находиться в движении до момента его поступления в скважину.

6.8. Цементный раствор должен быть использован в течение не более 4 ч с момента его приготовления.

7.1. Выбор оборудования, инструмента и необходимых приспособлений для цементации зависит от объема выполняемой работы.

7.2. Для цементации применяют следующее оборудование: буровое; инъекционное (насосы, инъекторы, растворопроводы <1>); для приготовления растворов (растворомешалки с дозирующими устройствами); измерительное и контролирующее (манометры, ареометры, термометры); компрессоры.

--------------------------------

<1> Растворопровод - трубы или рукава, по которым раствор транспортируется от насоса (растворонагнетателя) к скважине.

В прил. 5 дана краткая характеристика наиболее часто применяемого оборудования.

7.3. Для бурения цементационных скважин в зависимости от их длины, габаритов рабочего места и других условий производства работ могут применяться ручные и колонковые перфораторы, а также буровые станки вращательного и ударно-вращательного бурения.

7.4. Компрессоры для питания буровых станков и перфораторов должны обеспечивать работу одного или нескольких одновременно работающих механизмов при требуемом давлении и расходе сжатого воздуха.

7.5. Для цементации могут применяться насосы плунжерные, диафрагмовые, шестеренные.

7.6. Растворопроводы могут быть гибкими диаметром 19 - 50 мм или из металлических газовых труб, рассчитанных на двойное рабочее давление.

7.7. Оборудование для цементации должно быть транспортабельным и мобильным.

7.8. Оборудование для цементации должно удовлетворять следующим основным требованиям:

смесительное оборудование должно обеспечивать перемешивание всей массы загружаемого цементного раствора, допускать возможность изменения объема раствора.

Объем смесительного бака должен обеспечивать непрерывность процесса цементации, включающего в себя время приготовления раствора и время нагнетания раствора в кладку. Причем время приготовления раствора должно быть меньше времени нагнетания. При необходимости используют несколько смесительных баков;

подача насоса (пневмонагнетателя) должна обеспечивать подачу требуемых расходов раствора при заданном давлении;

растворопроводы, составленные из труб или шлангов, должны обеспечивать пропуск требуемых расходов цементного раствора при заданном давлении. Резиновые шланги не должны иметь переломов и перекрученных мест, а на поворотах укладываться с возможно большим радиусом закругления. Растворопровод должен быть снабжен краном для спуска воздуха, воды или раствора около скважины:

манометры для измерения давления должны быть снабжены предохранителями, препятствующими поступлению раствора в трубку манометра. Манометры устанавливают в двух точках цементационной системы: у насоса и устья скважины.

8.1. Давление при нагнетании цементного раствора устанавливают в зависимости от характера и состояния кладки (прочности, условий работы сооружений, размера и степени опасности трещин и каверн). Оно не должно превышать 0,5 - 0,7 P, где P - давление, приводящее к разрушению кладки. В связи с этим предварительное назначение предельно допустимого давления цементации может быть сделано лишь приближенно и должно обязательно проверяться пробным нагнетанием и наблюдением за раскрытием трещин по гипсовым маякам и мессурам. При этом необходимо особое внимание обратить на недопустимость высоких давлений, которые представляют опасность в отношении возможности раскрытия имеющихся трещин в кладке и образования новых.

Для кладки из более пористого материала или имеющей большое количество трещин рекомендуется применять меньшее давление.

8.2. Нагнетание цементного раствора начинают при давлении 50 - 100 кПа и доводят ступенями по 50 кПа до максимально возможного, получаемого при пробном нагнетании.

Давление нагнетания в скважину раствора контролируют по манометру.

9.1. Цементацию кладки искусственных сооружений производят по проекту. Изменения и отклонения от проекта допускаются по согласованию с проектной организацией и заказчиком и оформляются актом.

9.2. Цементацию кладки производят при температуре кладки не ниже +2 °C. В исключительных случаях разрешается производить цементацию кладки при ее отрицательной температуре при условии отсутствия льда в трещинах. В этом случае цементацию выполняют на теплом растворе +10 °C (при подогреве температура воды должна быть не выше 80 °C, а песка - не выше 40 °C) и с применением противоморозных добавок (п. 4.4).

9.3. Работы по цементации кладки выполняют после заделки пустых швов и поверхностных трещин в кладке искусственных сооружений и тампонирования пустот за обделкой в тоннеле.

9.4. Основными этапами производства работ по цементации кладки являются: бурение скважин, промывка их водой; оборудование скважин инъекторами; пробное нагнетание воды в скважины для проверки герметичности цементационной системы <1>, а также для определения водопроницаемости кладки и мест выхода воды на поверхность кладки; заделка мест сосредоточенных выходов воды по швам и трещинам из кладки; приготовление цементного раствора требуемого состава и количества в зависимости от водопоглощения кладки; нагнетание цементного раствора в кладку; контроль качества и установление достаточности цементационных работ; ликвидация скважин цементно-песчаным раствором; сдача и приемка выполненных работ.

--------------------------------

<1> Цементационная система - комплекс механизмов, растворопроводов, приспособлений, участвующих в транспортировании раствора к скважине.

9.5. Бурение и последующую цементацию скважин необходимо производить по очередям.

Одновременно бурение скважин различных очередей на ремонтируемом участке кладки не допускается.

9.6. В пределах облицовки массива рекомендуется располагать скважины по швам между облицовочными камнями.

9.7. Скважины после окончания бурения промывают водой. Нагнетание воды для их промывки производят через буровой снаряд или трубку, свободно вставляемую в скважину до забоя.

9.8. Промывку ведут последовательно горизонтальными рядами снизу вверх и продолжают до тех пор, пока вода, вытекающая обратно из скважин, не окажется чистой.

9.9. Промывку скважин начинают без давления и продолжают, постепенно поднимая его до 200 кПа.

9.10. Промывку скважин перед цементацией можно не производить, если водопоглощение кладки более 0,1 л/(мин·кПа·м).

9.11. Во время промывки скважин тщательно наблюдают за состоянием поверхности кладки для выявления дополнительных трещин и пустот.

9.12. Скважины, приготовленные для нагнетания раствора, плотно закрывают деревянными пробками.

9.13. Для предотвращения выхода раствора на поверхность кладки в период нагнетания имеющиеся трещины шириной раскрытия более 3 мм, пустые швы и пустоты тщательно законопачивают паклей, мешковиной и другими материалами. Окончательную заделку этих трещин и пустот, а также расшивку швов выполняют после цементации кладки. Мелкие трещины не ликвидируют для поддержания условий отжима воды из кладки в процессе цементации.

9.14. Ликвидацию фильтрующих трещин и сосредоточенных течей на поверхности кладки при невозможности их устранения обычным способом производят следующим образом: в местах течей пробуривают шпуры диаметром 28 - 30 мм, глубиной 10 - 20 см, в которые устанавливают водоотводные трубки диаметром 20 - 25 мм (устье обмазывают цементно-песчаным раствором состава 1:1). На трубки надевают шланги.

Фильтрующие трещины и каверны разделывают в канавки глубиной и шириной 3 - 5 см с уширением в глубь бетона.

Канавки заделывают небольшими порциями быстросхватывающегося цемента или растворной смеси Ц:П = 1:1 с добавлением 5% раствора алюмината натрия.

После заделки канавок производят нагнетание цементного раствора с добавлением 5%-ного раствора алюмината натрия через пробуренные скважины, подсекающие трещины или очаг фильтрации.

Через 2 сут шланги снимают, водоотводные трубки закрывают пробками и производят осмотр участка. После прекращения фильтрации трубки при помощи шприца заполняют цементным тестом пластичной консистенции с добавлением 3 - 5%-ного алюмината натрия. Через 1 сут выступающие части трубок срезают.

9.15. Инъекторы закрепляют в скважинах специальными резиновыми уплотнителями или другим способом, предусмотренным проектом.

9.16. Насос (растворонагнетатель) устанавливают возможно ближе к месту работ, чтобы сократить потери давления из-за сопротивления в растворопроводе и уменьшить потери цементного раствора.

9.17. После установки инъектора в скважину перед нагнетанием цементного раствора должна быть выполнена проверка исправности и герметичности цементационной системы путем нагнетания воды в скважину. При нормальной герметичности системы нагнетание воды в скважину должно быть продолжено с целью ее гидравлического опробования.

9.18. Гидравлическое опробование скважин производят для определения водопроницаемости кладки, на основании результатов которого выбирают длину зоны обработки скважины, а также уточняют состав раствора и его расход на скважину.

9.19. Длину зоны в зависимости от водопроницаемости кладки (удельного водопоглощения) назначают при q >= 0,005 л/(мин·кПа·м) - 1 - 2 м и при q < 0,005 л/(мин·кПа·м) - 2 м.

9.20. Гидравлическое опробование следует производить при наибольших значениях допустимых давлений.

9.21. Нагнетание цементного раствора в скважину следует начинать непосредственно после гидравлического опробования, не прерывая нагнетания воды.

9.22. Последовательность цементации скважин определяют проектом. Нагнетание раствора в вертикальные скважины начинают от центра, переходя последовательно к скважинам, расположенным ближе к боковым поверхностям.

Нагнетание раствора в скважины, расположенные на боковых поверхностях кладки, производят последовательно параллельными рядами снизу вверх, начиная с нижних скважин.

9.23. Во время нагнетания пробки из расположенных выше рядов скважин удаляют, чтобы из них могли отжиматься вода и воздух. При вытекании из этих скважин раствора их закрывают пробками.

9.24. Нагнетание раствора выполняют одновременно в одну или несколько скважин (если они относятся к одной очереди цементации или имеют близкие значения удельных водопоглощений) в зависимости от производительности насоса.

9.25. Нагнетание следует начинать раствором жидкой консистенции (В:Ц = 10) независимо от значения удельного водопоглощения и переходить к более густым растворам. Нагнетание ведут до "отказа", за который принимают нулевой расход цементного раствора.

Изменение консистенции раствора производят в зависимости от времени поглощения раствора скважиной и давления. Если в течение 15-минутного нагнетания при начальной консистенции раствора давление не поднимается, следует переходить к растворам более густой консистенции.

Если при нагнетании раствора начальной консистенции давление поднимается, консистенцию не меняют. Нагнетание продолжают до тех пор, пока давление не достигнет максимального.

9.26. Скважину выдерживают под максимальным давлением в течение 3 - 5 мин, затем растворонасос выключают, кран на инъекторе перекрывают. Растворопровод монтируют к следующей скважине со вторым инъектором и продолжают нагнетание. Инъектор из первой скважины вынимают после схватывания раствора и снижения давления в системе до нулевого.

9.27. Подача раствора в одну скважину должна производиться без перерыва.

Если в процессе работы назначают перерыв (или при повторной цементации скважин, расположенных на расстоянии менее 2 м от зацементированных накануне), то продолжительность его должна быть установлена в зависимости от сроков схватывания нагнетаемого раствора в температурных условиях цементируемой кладки.

При использовании цементного раствора с портландцементом время перерыва следует принимать не менее 24 ч при температуре выше +10 °C и 48 - 72 ч при температуре менее +10 °C.

9.28. Нагнетание цементного раствора в скважину глубиной более 3 м производят в две зоны с установкой инъектора в кровле каждой зоны.

9.29. Все скважины должны быть пронумерованы. Наблюдение ведут за каждой скважиной, и результаты их заносят в журнал.

9.30. Значительный расход раствора при небольшом давлении служит показателем того, что он уходит за пределы кладки. В этом случае необходимо прекратить нагнетание, выяснить, где находятся трещины, через которые уходит раствор, и заделать их.

Если определить место утечки раствора не удается, то нагнетание ведут раствором густой консистенции. Если и эта мера не дает результата, то делают перерыв в работе на период времени в соответствии с п. 9.27, после чего цементацию повторяют.

9.31. Повторное нагнетание раствора в скважину должно производиться после разбуривания цементного камня, образовавшегося в ней при предыдущем нагнетании.

9.32. В случае появления после окончания цементации фильтрации воды необходимо произвести дополнительное нагнетание через дополнительно пробуренные скважины или выполнить другие мероприятия по специальному проекту.

9.33. При нагнетании цементного раствора пневматическим способом необходимо следить за тем, чтобы поступление раствора было непрерывным, обеспечивающим уменьшение попадания сжатого воздуха в скважины.

9.34. После окончания цементации всей кладки производят удаление из швов и трещин пакли, мешковины и других материалов. Трещины затирают раствором 1:1:0,85 (цемент:песок:вода), а швы расшивают.

9.35. Скважины по окончании цементационных работ должны быть заделаны путем заливки густым цементно-песчаным раствором 1:2 - 1:3 (цемент:песок). Перед ликвидацией скважины очищают от остатков инъекционного раствора и воды. Заливку скважин цементно-песчаным раствором производят через шланг или трубку с постоянным перемещением ее от забоя к устью.

9.36. Растворонасос (пневмонагнетатель) и шланги тщательно промывают и очищают от остатков цементной смеси в конце каждой смены и примерно 1 - 2 раза в течение смены.

9.37. В процессе производства работ ведут журнал по форме, указанной в прил. 6.

9.38. В случаях, когда из-за плохого состояния бетонной кладки в отдельных местах (бетон сильно трещиноватый, кавернозный или разрушен до состояния щебенки) или когда имеются струйные течи через трещины невозможна установка инъектора, рекомендуется применять прижимные плиты (рис. 4).

Плиту прижимают к поверхности бетона анкерными болтами. Герметичность между плитой и стенкой сооружения обеспечивается прокладкой из мягкой резины.

Для лучшего распространения цементного раствора в районе установки прижимной плиты целесообразно пробуривать одну-две скважины.

10.1. Контроль качества при производстве цементационных работ включает проверку:

а) качества материалов (соответствие техническим требованиям и ГОСТам);

б) качества растворов, т.е. их соответствие заданным составам и соблюдение технологии приготовления растворной смеси;

в) готовности и исправности оборудования и приспособлений;

г) правильности процесса производства работ;

д) правильности ведения технической документации.

10.2. Оценка качества нагнетания определяется:

путем визуального осмотра участка кладки, подлежащего цементации;

испытанием контрольных скважин на удельное водопоглощение;

испытанием прочности бетона сооружения по образцам, приготовленным из выбуренных кернов после нагнетания через 28 сут.

Результаты работ по цементации кладки считают удовлетворительными, если: при визуальном осмотре отсутствует видимая фильтрация на участках, где она наблюдалась до начала работ; среднее удельное водопоглощение по контрольным скважинам не превышает 0,001 л/(мин·кПа·м).

В противном случае производят дополнительное бурение скважин и нагнетание в них раствора.

Число контрольных скважин должно составлять не менее 10% от числа рабочих цементационных скважин.

10.3. На все скрытые работы по цементации необходимо составлять соответствующую документацию.

10.4. При приемке цементационных работ должны предъявляться: эскизы и исполнительные чертежи (чертежи с нанесением обнаруженных дефектов); журнал по обследованию трещин в кладке; журнал бурения скважин; журнал цементационных работ; заводские паспорта на цемент; акты испытания цементов; данные опытного нагнетания воды; акты приемки скважин после бурения и промывки; акты испытания контрольных скважин; протокол обследования кернов; проект организации работ; таблица расхода материалов на 1 м³ цементируемой кладки и в целом на ремонтируемый участок сооружения.

10.5. Работы по цементации подлежат приемке после того, как они будут выполнены в соответствии с проектом, а качество их признано удовлетворительным.

10.6. Все вышеперечисленные документы и чертежи оформляют в удобном виде для хранения с книгой и другими документами на данное искусственное сооружение.

11.1. Мероприятия по технике безопасности при производстве работ по цементации кладки инженерных сооружений должны отвечать требованиям официальных материалов и документов, к которым относятся:

СНиП III-4-80 "Техника безопасности в строительстве";

ГОСТ 12.1.013-78 "Строительство. Электробезопасность. Общие требования";

Правила техники безопасности и производственной санитарии при производстве работ по реконструкции и капитальному ремонту искусственных сооружений;

Правила технической эксплуатации железных дорог Союза ССР,

Инструкция по сигнализации на железных дорогах Союза ССР;

Инструкция по обеспечению безопасности движения поездов при производстве путевых работ;

Правила безопасности для работников железнодорожного транспорта на электрифицированных линиях;

Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей и Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей;

Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением;

ВСН 34-83. Цементация скальных оснований гидротехнических сооружений. Минэнерго СССР.

11.2. К работам по цементации кладки допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие обучение по правилам техники безопасности и техминимума со сдачей экзаменов квалифицированной комиссии. Кроме того, рабочие должны быть проинструктированы по правилам техники безопасности на рабочем месте, о чем делается соответствующая запись в журнале инструктажа.

Цементатор, машинисты компрессорной станции, растворонасоса, растворомешалки должны иметь при себе удостоверение о прохождении техминимума и сдаче экзаменов.

11.3. Рабочие допускаются к работам после прохождения медицинского осмотра, обучения их способам оказания первой помощи при несчастных случаях.

11.4. Работы по цементации (бурение скважин, их подготовка к нагнетанию и нагнетание раствора), связанные с нахождением рабочих в пределах габарита приближения строения, разрешается производить после ограждения места работ в соответствии с Инструкцией по обеспечению безопасности движения поездов при производстве путевых работ и Инструкции по сигнализации на железных дорогах Союза ССР.

11.5. Работы, связанные с обслуживанием стандартных механизмов и приспособлений, должны выполняться в соответствии с требованиями типовых инструкций и указаний по технике безопасности для данного оборудования.

11.6. Растворонасосы (растворонагнетатели), растворопроводы должны быть испытаны до начала работ под давлением, в 1,5 раза превышающим предусмотренное проектом.

11.7. Запрещается пользоваться установками, работающими под давлением при отсутствии или неисправности манометров. Исправность манометров необходимо проверять ежедневно перед началом работы.

11.8. Все строительные механизмы и электрический инструмент должны быть заземлены.

11.9. Все места работы должны иметь освещение, удовлетворяющее действующим нормам.

11.10. При производстве работ по цементации на высоте более 2 м работы следует вести со специальных подмостей. Подмости должны быть прочными, иметь исправные перила высотой не менее 1 м и сплошной настил с бортовой доской.

11.11. Перед началом буровых работ необходимо: проверить состояние бурового инструмента, шланги, подводку сжатого воздуха, заземление; пробовать буровой инструмент на холостом ходу.

Во время бурения перфораторами запрещается: производить работы без пылеулавливания; использовать штанги с нарушенной резьбой; производить во время работы станка его осмотр, смазку и замену буров; использовать в качестве поддержек подставки из досок, отрезков труб; при работе перфораторов вставлять бур или направлять его руками, а также производить регулировку перфоратора; при заклинке бура придерживать его руками; работать без защитных очков; переламывать шланг с целью прекращения подачи воздуха.

11.12. Перед установкой буровые штанги должны быть проверены, а их резьбовое соединение очищено и смазано.

11.13. Запрещается извлечение заклинившихся буров без ключа и специального приспособления.

11.14. Запрещается применять для соединения пневматических шлангов проволочные скрутки. Для этих целей используют хомуты.

11.15. Перфораторы через 3 - 4 дня работы направляют на профилактику.

11.16. При перерывах в работе необходимо выключить подачу воздуха и электроэнергии.

11.17. Растворонасос (растворонагнетатель) во избежание самопроизвольного смещения должен быть надежно установлен на выровненную площадку.

11.18. Растворонасос (растворонагнетатель) должен быть по окончании работ очищен от остатков раствора, промыт и смазан. Все крышки, шлюзы, краны и пробки должны быть плотно подогнаны, чтобы не допустить утечки воздуха и жидкости.

11.19. Перед прочисткой шлангов сжатым воздухом или промывкой водой концы их относят в сторону от людей и закрепляют. Категорически запрещается производить прочистку аппаратов с включенными двигателями или находящимися под рабочим давлением.

11.20. В начале работы растворонасос (растворонагнетатель) должен быть опробован на холостом ходу в течение 2 - 3 мин.

11.21. Приступать к нагнетанию раствора можно только с разрешения бригадира.

11.22. Во время работы по нагнетанию запрещается:

производить работу при показании на манометре давления, превышающего допустимое;

передавать кому-либо управление растворонасосом (растворонагнетателем);

прикасаться руками к электродвигателю и электропроводам работающего растворонасоса независимо от того, изолированы они или нет;

перегибать шланги.

11.23. Рабочие, занятые на работах по цементации кладки, должны быть снабжены спецодеждой, предусмотренной действующими нормами на спецодежду для бетонщиков.

11.24. Для защиты от резкого шума, возникающего в процессе бурения скважин и нагнетания, применяют наушники-глушители ВЦНИИОТ-1, ВЦНИИОТ-2М, противошумный облегченный шлем ВЦНИИОТ-3, малогабаритные противошумные наушники ВЦНИИОТ-4. Для одноразового использования удобны фильтры "Беруши".

11.25. На месте работ должна быть аптечка с запасом необходимых медикаментов и перевязочных средств.

11.26. При работе с добавками следует соблюдать правила работы с едкими веществами. Рабочие должны иметь защитные очки, резиновые сапоги, перчатки, фартуки. Части тела, на которые попали добавки, тщательно промывают водой, а затем нейтрализуют 2%-ным раствором уксусной кислоты.

Степень водопроницаемости кладки устанавливают по результатам гидравлического опробования кладки в зонах цементационных скважин и определяют размером удельного водопоглощения

где Q - расход нагнетаемой воды, л/мин; H - напор воды, кПа; l - длина испытываемого участка (зоны) скважины, м.

Удельное водопоглощение q - это объем воды, поглощаемый 1 м длины опробуемой зоны в 1 мин при напоре воды в 9,81 кПа.

По значению удельного водопоглощения существуют следующие виды кладки:

со значительной водопроницаемостью при удельном водопоглощении от 0,1 до 0,05 л/(мин·кПа·м);

со средней водопроницаемостью при удельном водопоглощении от 0,05 до 0,005 л/(мин·кПа·м);

с малой водопроницаемостью при удельном водопоглощении меньше 0,005 л/(мин·кПа·м);

практически водонепроницаемые при удельном водопоглощении меньше 0,001 л/(мин·кПа·м).

Одной из мер повышения эффективности цементационных работ (придания цементному раствору особых свойств - повышения стабильности и проникающей способности) является вибродомол цемента (до удельной площади поверхности 6000 см²/г). В этом случае цементный раствор может проникать в трещины с раскрытием до 0,1 мм.

Вибродомол цемента может производиться как в сухом (например, на шаровых мельницах), так и в мокром состоянии. Для этой цели рекомендуются гидродинамические диспергаторы конструкции института "Гидроспецпроект". Конструкция диспергатора показана на рис. 1

Диспергатор монтируют на напорной магистрали и подвешивают в растворомешалке для приготовления цементного раствора (рис. 2).

Сущность диспергации раствора заключается в следующем.

Приготовленный раствор из напорной магистрали поступает в сопло 7 (см. рис. 1) и под давлением 3000 - 4000 кПа с силой вылетает из зауженного сопла 7 диаметром 8,6 мм и попадает на пяту отражателя 4. Это приводит к изменению (домолу) частиц цемента.

Далее раствор, пройдя через отверстия резонатора 1, попадает в корпус диспергатора 5 и через окна в корпусе сливается в растворомешалку, откуда через напорную магистраль вновь поступает в диспергатор.

Для получения требуемой тонкости помола цемента раствор пропускают через диспергатор 3 - 4 раза, после чего диспергатор отключают и раствор можно использовать. Для предотвращения попадания в диспергатор посторонних предметов перед ним на напорной магистрали монтируют напорный быстроразъемный фильтр <1> (рис. 3). Фильтр периодически снимают и очищают от мусора.

--------------------------------

<1> Фильтр представленной конструкции рекомендуется применять для очистки раствора от посторонних включений независимо от применения диспергатора.

Применение диспергированных растворов увеличивает расход цемента на 20%.

Примечание. Завод-изготовитель должен гарантировать соответствие выпускаемой продукции требованиям указанных стандартов, технических условий и сопровождать каждую партию документами, в которых указывают: наименование, марку и сорт продукта; номер партии; дату изготовления; массу брутто и нетто; номер настоящего стандарта; наименование предприятия-изготовителя; результаты проведенных испытаний или подтверждений о соответствии качества продукта требованиям настоящего стандарта. По истечении гарантийного срока хранения добавка перед использованием должна быть проверена на соответствие требованиям ГОСТов и ТУ.

1. Смонтированный и подготовленный к работе растворонасос с растворомешалками (растворонагнетатель) и всеми приспособлениями: растворопроводом, инъекторами, манометрами называется цементационной установкой (рис. 1). При цементационной установке должен находиться склад цемента и заполнителей (песка, добавок). Для приготовления раствора должна быть обеспечена подача воды.

Расположение механизмов и приспособлений на установке определяется технологией процесса цементации.

Цементационные установки могут быть стационарными или передвижными (на железнодорожной платформе, автомобиле или специальных тележках).

2. Оборудование для буровых и цементационных работ может использоваться отечественное и зарубежное, отвечающее по технико-экономическим показателям требованиям настоящих правил.

3. Бурение производят пневматическими перфораторами (легкими и тяжелыми) и бурильными станками (колонковыми, пневмоударными).

В настоящее время отечественная промышленность выпускает следующие типы бурового оборудования (табл. 1 - 4).

Для бурения скважин рекомендуется также установка УПБ-1, выпускаемая заводом "Пневматика" (г. Ленинград).

4. Для нагнетания раствора в кладку искусственных сооружений применяют насосы, по техническим характеристикам отвечающие требованиям условий цементации кладки.

Насосы могут применяться плунжерные, диафрагмовые, шестеренные, обеспечивающие расход раствора до 0,6 м³/ч при давлении 100 - 3000 кПа (табл. 5).

5. Для приготовления цементного раствора при работе с растворонасосами применяют растворомешалки (растворосмесители) с принудительным или ручным перемешиванием (табл. 6).

6. Простейший тип инъектора представляет собой отрезок трубы диаметром до 25 мм (рис. 2, а). Один конец ее вставляют в скважину, которую затем уплотняют тампоном из цементного раствора или пакли, а на свободный конец, имеющий резьбу, надевают резиновый шланг. Возможность применения такого инъектора весьма ограничена, так как его можно использовать при давлении не более 50 - 100 кПа.

На рис. 2, б показан более совершенный тип инъектора, представляющий собой отрезок трубы с резиновым уплотнителем на конце. Инъектор имеет прижимное приспособление для закрепления его в скважине. На конце внутренней трубы приваривают кольцо, которое служит упором для уплотнения. Закрепление инъектора производят нажатием наружной трубы через шайбу на резиновый уплотнитель, опирающийся на упорное кольцо. Резиновый уплотнитель, расширяясь от нажатия, плотно заполняет скважину и не дает раствору выход наружу. Нажатие наружной трубы осуществляют ручкой, которая, вращаясь по резьбе, опускается в сторону резинового уплотнителя.

На рис. 3, 4 показаны инъекторы конструкции Гидроспецстроя. Инъектор (нагнетатель-тампон) устьевой (см. рис. 3) применяют для цементации бетона тонкостенных сооружений толщиной 0,2 - 0,5 м. В этом случае нагнетание раствора осуществляют по всей высоте скважины ниже и выше разжимных колец. Для предотвращения выхода раствора на поверхность служит прижимная плита с резиновой прокладкой.

Инъектор (нагнетатель-тампон) глубинный (см. рис. 4) применяют для цементации бетонной кладки массивных сооружений по зонам. Нагнетание раствора производят на глубину 2 - 5 м. По мере необходимости трубу распорную 2 и трубу-нагнетатель 7 наращивают отдельными звеньями.

При цементационных работах с циркуляцией раствора от устья скважины (т.е. с возвратом избытка раствора в смесительный бак) рекомендуется применять инъектор с обратной циркуляцией раствора (рис. 5):

7. Снабжение сжатым воздухом бурового инструмента производят от передвижных компрессоров, обеспечивающих необходимый расход и давление воздуха, или от стационарной сети. Техническая характеристика некоторых компрессоров приведена в табл. 7.

Примечания. 1. Журнал заполняет бригадир после выполнения цементации на участке.

2. В графу "Примечание" заносят данные о сообщаемости скважин, технологических приемах цементационных работ и др.

3. В дополнение к журналу прилагают эскизы поверхности цементируемой кладки с показанием на них мест выхода воды и раствора при производстве промывки и нагнетания.