Струйная технология закрепления слабых пылевато-глинистых грунтов широко используется на строительных площадках г. Санкт-Петербурга. В то же время, как и для любой технологии, существуют ограничения и задачи контроля качества грунтоцементной конструкции на соответствие проектным параметрам для оперативного определения оценки ее прочности. Проблемы, возникающие на строительных площадках, свидетельствуют о необходимости оптимизации технологических процессов таким образом, чтобы это позволило снизить риски и максимально улучшить окончательные характеристики при минимальной стоимости конструкции. Эффективность управления процессами закрепления грунтов определяется уровнем подготовки основных технологических закономерностей, которыми можно и нужно управлять. Цементный раствор представляет собой неньютоновскую жидкость с характерными свойствами. Грунтоцементная пульпа, которая получается в процессе закрепления, состоит из цементного раствора и твердых частиц грунта. Она характеризуется определенным гранулометрическим и химическим составом. В скважине протекает сложный гидродинамический процесс: режим течения струи имеет турбулентный характер и в грунте реализуется турбулентная диффузия частиц. Диспергирование и сепарация частиц грунта струей раствора происходит за счет действующих центробежных сил. До начала работ по закреплению пылевато-глинистых грунтов на конкретных объектах были установлены региональные калибровочные зависимости на основании разных составов грунтоцемента и изливов в различные сроки их воздушного твердения. Показано, что наряду с параметрами размывающего давления, величина расхода струи цементного раствора на создание грунтоцементной конструкции оказывает существенное значение. Получаемая «модель грунтоцемента» позволяет выполнять расчет, подбор и корректировку состава цементных растворов, технологических режимов и осуществлять прогноз набора прочности.

1. Безрук В.М., 1956. Теоретические основы укрепления грунтов цементами. Автотрансиздат, Москва.
2. Богов С.Г., 2013. Применение цементных растворов для струйной технологии закрепления грунтов с учетом их реологических свойств. Гидротехника, № 4, с. 84–86.
3. Богов С.Г., Шашкин А.Г., Шашкин В.А., 2022. Обеспечение сохранности окружающей застройки при освоении подземного пространства в условиях слабых грунтов. Геотехника, Том ХIV, № 1, с. 50–62, https://doi.org/10.25296/2221-5514-2022-14-1-50-62.
4. Бройд И.И., 2004. Струйная технология. АСВ, Москва.
5. Булатов А.И., Проселков Ю.М., Рябченко В.И., 1981. Технология промывки скважин. Недра, Москва.
6. Воробьев А.С., 2015. Снижение энергозатрат трубопроводной системы при перекачке сгущенных гидросмесей хвостов обогащения полиметаллических руд на закладочные комплексы. Дис. … канд. техн. наук, Национальный минерально-сырьевой университет «Горный», Санкт-Петербург.
7. Голованчиков А.Б., Тябин Н.В., 1977. К вопросу об аномалии вязкости суспензий. В сб. статей под ред. Н.В. Тябина, Реология, процессы и аппараты химической технологии. Изд-во Волгоградского политехнического института, Волгоград, с. 69–76.
8. Лихушин А.М., 2012. Гидродинамические методы предупреждения осложнений при бурении и цементировании скважин в неустойчивых породах. Автореф. дис. … докт. техн. наук, НИИ природных газов и газовых технологий – Газпром ВНИИГАЗ, Москва.
9. Малинин А.Г., 2010. Струйная цементация грунтов. Стройиздат, Москва.
10. Мирзаджанзаде А.Х., Махмудов М.Н., Самедов Т.А., 1976. Элементы механики разобщения пластов. Азернешр, Баку.
11. Плановский А.Н., Николаев П.И., 1987. Процессы и аппараты химической и нефтяной технологии, 3-е изд. Химия, Москва.
12. Рабинович Н.Р., 1989. Инженерные задачи механики сплошной среды в бурении. Недра, Москва.
13. Рожков А.Н., 2004. Динамика и разрушение капель сложных жидкостей. Дис. … докт. техн. наук, Институт проблем механики РАН, Москва.
14. Фурса В.М., 1975. Строительные свойства грунтов Ленинграда. Стройиздат, Ленинградское отделение, Ленинград.
15. Черняков А.В., 2011. Совершенствование теоретических основ и практических методов применения струйной цементации грунтов в конструктивных решениях транспортных сооружений. Дис. … докт. техн. наук, Московский автодорожный институт, Москва.
16. Юркевич О.П., 2004. Итальянский опыт использования струйной цементации. Метро и тоннели, № 1, c. 11–13.
17. Юфин А.П., 1974. Гидромеханизация. Стройиздат, Москва.
18. Croce P., Flora A., Modoni G., 2014. Jet grouting: technology, design and control. CRC Press, London, UK, https://doi.org/10.1201/b16411.
19. Guler Е., Secilen G.G., 2021. Jet grouting technique and strength properties of jet grout columns. Journal of Physics Conference Series, No. 1928(1), ID 012006, https://doi.org/10.1088/1742-6596/1928/1/012006.
20.Modoni G., Wanik L., Giovinco G., Bzówka J., Leopardi A., 2015. Numerical analysis of submerged flows for jet grouting. Ground Improvement, Vol. 10, No. 16, pp. 1–19, https://doi.org/10.1680/grim.14.00012.
21. Yahiro Т., Yoshida H., 1973. Induction grouting method utilizing high speed water jet. Proceedings of the 8th International Conference on soil mechanics and foundation engineering, Vol. 4.3, Moscow, 1973, pp. 402–404.

БОГОВ С.Г.
ООО «ИСП “Геореконструкция”», г. Санкт-Петербург, Россия, s.bogov@georec.spb.ru
Адрес: Измайловский пр-кт, д. 4, литер А, г. Санкт-Петербург, 190005, Россия

The technology of jet grouting is widely used in construction sites of Saint Petersburg to consolidate soft silty-clay soils. At the same time any technology has its limitations and the goals of quality control of soil-cement structure for it to meet design parameters for operative evaluation of its strength. The problems, which occur in construction sites, show the necessity of optimizing technological processes in order to reduce risks and maximally improve final properties at minimum cost of a structure. The efficiency of control of processes of soil consolidation is defined by a level of preparation of the main technological regularities, which can and should be controlled. A cement grout is a non-Newtonian fluid with characteristic properties. A soil-cement slurry, which emerges in the process of consolidation, consists of a cement grout and solid soil particles. It is characterized by a certain grain size and chemical composition. A complex hydrodynamic process takes place in a drill hole: jet flow regime has a turbulent nature, turbulent particle diffusion occurs in soil. Dispersion and separation of soil particles by the jet flow occur due to acting centrifugal forces. Regional calibration dependencies have been established before the start of consolidation of silty-clay soils at different compositions of soil-cement and outflows at various periods of their air consolidation in certain sites. It is shown that along with the parameters of the eroding pressure, the value of the cement grout jet flow rate on the creation of the soil-cement structure has a significant importance. The obtained “model of soil-cement” allows making calculation, selection and adjustment of cement grout compositions, technological regimes, and predicting a strength gain.

1. Bezruk V.M., 1956. Theoretical basics of soil strengthening with cements. Avtotransizdat, Moscow. (in Russian)
2. Bogov S.G., 2013. Application of cement mortars for jet technology of soil stabilization taking into account their rheological properties. Gidrotekhnika, No. 4, pp. 84–86. (in Russian)
3. Bogov S.G., Shashkin A.G., Shashkin V.A., 2022. Ensuring the protection of the surrounding buildings during underground space development in conditions of weak soils. Geotechnics, Vol. XIV, No. 1, pp. 50–62, https://doi.org/10.25296/2221-5514-2022-14-1-50-62. (in Russian)
4. Broyd I.I., 2004. Jet geotechnology. ASV, Moscow. (in Russian)
5. Bulatov A.I., Proselkov Yu.M., Ryabchenko V.I., 1981. Well flushing technology. Nedra, Moscow. (in Russian)
6. Vorobiev A.S., 2015. Reducing energy consumption of the pipeline system when pumping thickened hydromixtures of polymetallic ore enrichment tailings to stowage complexes. PhD Thesis, National Mineral Resources University “Gorny”, Saint Petersburg. (in Russian)
7. Golovanchikov A.B., Tyabin N.V., 1977. The issue of viscosity anomalies of suspensions. In collection of papers N.V. Tyabin (ed.), Rheology, processes and apparatuses of chemical technology. Publishing house of the Volgograd Polytechnic Institute, Volgograd, pp. 69–76. (in Russian)
8. Likhushin A.M., 2012. Hydrodynamic methods for preventing complications at drilling and cementing wells in unstable rocks. Extended abstract of DSc Thesis, Scientific-Research Institute of Natural Gases and Gas Technologies – VNIIGAZ, Moscow. (in Russian)
9. Malinin A.G., 2010. Jet cementation of soils. Stroyizdat, Moscow. (in Russian)
10. Mirzajanzade A.Kh., Makhmudov M.N., Samedov T.A., 1976. Elements of the mechanics of layer separation. Azerneshr, Baku. (in Russian)
11. Planovsky A.N., Nikolaev P.I., 1987. Processes and apparatuses of chemical and petroleum technology, 3rd edition. Himiya, Moscow. (in Russian)
12. Rabinovich N.R., 1989. Engineering problems of continuous medium mechanics in drilling. Nedra, Moscow. (in Russian)
13. Rozhkov A.N., 2004. Dynamics and destruction of drops of complex liquids. DSc Thesis, Institute for Problems in Mechanics, Russian Academy of Sciences, Moscow. (in Russian)
14. Fursa V.M., 1975. Construction properties of Leningrad soils. Stroyizdat, Leningrad branch, Leningrad. (in Russian)
15. Chernyakov A.V., 2011. Improving the theoretical basics and practical methods of using jet grouting of soils in design solutions for transport facilities. DSc Thesis, Moscow Automobile and Road Institute, Moscow. (in Russian)
16. Yurkevich O.P., 2004. Italian experience of using jet cementation. Metro i Tonneli, No. 1, pp. 11–13. (in Russian)
17. Yufin A.P., 1974. Hydromechanization. Stroyizdat, Moscow. (in Russian)
18. Croce P., Flora A., Modoni G., 2014. Jet grouting: technology, design and control. CRC Press, London, UK, https://doi.org/10.1201/b16411.
19. Guler Е., Secilen G.G., 2021. Jet grouting technique and strength properties of jet grout columns. Journal of Physics Conference Series, No. 1928(1), ID 012006, https://doi.org/10.1088/1742-6596/1928/1/012006.
20. Modoni G., Wanik L., Giovinco G., Bzówka J., Leopardi A., 2015. Numerical analysis of submerged flows for jet grouting. Ground Improvement, Vol. 10, No. 16, pp. 1–19, https://doi.org/10.1680/grim.14.00012.
21. Yahiro Т., Yoshida H., 1973. Induction grouting method utilizing high speed water jet. Proceedings of the 8th International Conference on soil mechanics and foundation engineering, Vol. 4.3, Moscow, 1973, pp. 402–404.

SERGEI G. BOGOV
Construction Design Institute Georekonstrukciya LLC; Saint Petersburg, Russia; s.bogov@georec.spb.ru
Address: Bld. 4, Liter A, Izmailovsky Ave, 190005, Saint Petersburg, Russia