Ведомственные строительные нормы ВСН 34-83 "Цементация скальных оснований гидротехнических сооружений" (Минэнерго СССР) (документ не действует)

Ведомственные строительные нормы ВСН 34-83
"Цементация скальных оснований гидротехнических сооружений"
(Минэнерго СССР)

Срок введения в действие I квартал 1984 г.

Настоящие Нормы предъявляют требования к производству цементационных работ в скальных основаниях гидротехнических сооружений:

при устройстве противофильтрационных завес и проведении площадной цементации с целью упрочнения и уменьшения водопроницаемости грунтов;

при проведении укрепительной цементации с целью улучшения деформационных свойств грунтов.

Требования Норм должны соблюдаться как при производстве цементационных работ, так и при проектировании этих работ.

1. Общие положения

1.1. Настоящие Нормы предъявляют требования к производству цементационных работ в скальных основаниях гидротехнических сооружений:

при устройстве противофильтрационных завес и проведении площадной цементации с целью упрочнения и уменьшения водопроницаемости грунтов;

при проведении укрепительной цементации с целью улучшения деформационных свойств грунтов.

Требования Норм должны соблюдаться как при производстве цементационных работ, так и при проектировании этих работ.

1.2. Требования настоящих Норм предусматривают производство цементационных работ в следующих природных условиях:

грунты основания сооружения скальные или полускальные с пустотами, представленными трещинами;

раскрытие трещин грунтов находится в пределах 0,1-10 мм;

удельное водопоглощение грунтов до их цементации более (1 люжон) и менее (1000 люжонов); действительная скорость движения подземных вод менее 2400 м/с*(1);

химический состав подземных вод не нарушает процессов схватывания и твердения цемента;

грунты имеют положительную температуру.

Требования к производству цементационных работ, рекомендуемые в особых инженерно-геологических условиях, не соответствующих перечисленным выше, приведены в приложении 2.

1.3. Требования настоящих Норм предусматривают производство цементационных работ с применением наиболее распространенных нестабильных цементных растворов.

Требования к производству цементационных работ с применением стабильных растворов приведены в приложении 3.

1.4. Требования настоящих Норм не распространяются на цементационные работы, выполняемые:

для уплотнения и укрепления кладок искусственных сооружений и цементации швов в этих сооружениях;

для заполнения пустот за обделкой туннелей или других крупных естественных и искусственных пустот.

1.5. При производстве и проектировании цементационных работ рекомендуется применять термины, приведенные в приложении 3.

ГАРАНТ:

По-видимому, в тексте предыдущего абзаца допущена опечатка. Имеется в виду приложение 1

2. Общие условия производства работ. Требования к проектам

2.1. При совместном выполнении цементационных и других строительных работ совмещенный график должен предусматривать обеспечение фронта для цементационных работ, необходимого для соблюдения технологического процесса цементации, предусмотренного настоящими Нормами.

2.2. Цементационные работы, производимые для строящихся сооружений, следует выполнять, как правило, до подъема уровня верхнего бьефа гидротехнического сооружения.

При выполнении цементационных работ после частичного или полного подъема напора на сооружение должны учитываться изменения условий производства работ, вызванные подъемом напора.

2.3. Цементационные работы должны быть закончены до устройства дренажа основания сооружения или должны проводиться мероприятия, учитывающие возможность засорения дренажа цементационными растворами.

2.4. При проектировании цементационных работ в подземных условиях:

подземные помещения (штольни, галереи, потерны, туннели) должны иметь высоту не менее 3,5 м при бурении колонковыми станками и не менее 2,8 м при бурении пневмоударными станками;

цементационные штольни и галереи должны иметь шламоотводные лотки с уклоном 0,01-0,03 в сторону шламосборника и быть оборудованы средствами для промывки лотков и транспортировки шлама за пределы подземного помещения.

2.5. Цементация грунтов, как правило, должна выполняться под пригрузкой, создаваемой вышележащими естественными грунтами, телом сооружения или специальной бетонной плитой.

Вес, деформационные свойства, несущая способность и водопроницаемость пригрузочного слоя должны обеспечивать проведение цементации при проектном давлении раствора без нарушения сплошности пригрузочного слоя и без утечки цементного раствора на поверхность или в пригрузочный слой.

2.6. В пределах пригрузочного слоя, сложенного неустойчивыми грунтами, цементационные скважины следует оборудовать трубами с заливкой затрубного пространства цементным раствором.

2.7. При проведении цементации под бетонными и железобетонными сооружениями или под бетонной плитой должно быть обеспечено выполнение следующих требований:

водопроницаемые швы в бетоне должны быть предварительно зацементированы или зачеканены;

в железобетонном пригрузочном слое на месте проектных цементационных скважин должны быть установлены трубы или устроены штрабы;

цементация грунтов допускается по истечении 10 сут после окончания укладки бетона пригрузки.

2.8. При проведении цементации скальных грунтов непосредственно под сооружениями, выполненными из грунтовых материалов, следует, как правило, изолировать сооружение от скального основания путем устройства на поверхности основания бетонной плиты, слоя набрызг-бетона или торкрета.

2.9. Цементация скальных грунтов с поверхности основания сооружения без пригрузки допускается под давлением 0,2-0,5 МПа в породах хорошей сохранности и малой трещиноватости при условии предварительного уплотнения с поверхности видимых трещин бетоном или цементным раствором и при положительных результатах опытной цементации.

3. Опытно-производственные работы

3.1. Опытно-производственная цементация грунтов должна назначаться в начальной стадии цементационных работ в том случае, если в период изысканий опытные цементационные работы не проводились.

Скважины для проведения опытно-производственной цементации должны быть выделены из числа скважин, намеченных проектом; бурение и цементацию выделенных скважин следует выполнять в первую очередь.

Указания по проведению опытно-производственной цементации приведены в приложении 4.

3.2. По результатам опытно-производственных работ проектной и производственной организациями должны быть уточнены технологические приемы бурения скважин и цементации грунтов, предусмотренные проектом.

3.3. В том случае, если проектом укрепительной цементации грунтов предусмотрен контроль результатов цементации геофизическими методами, должно быть выполнено сплошное или выборочное геофизическое опробование естественных грунтов до начала цементационных работ.

Указания по проведению геофизического опробования скальных грунтов даны в приложении 5.

4. Последовательность цементации скважин

4.1. Бурение и цементация скважин должны производиться способом последовательного сближения скважин - по очередям.

При выполнении каждой последующей очереди расстояние между скважинами в завесе или площадь основания, укрепляемого от одной скважины, следует уменьшить в два раза.

4.2. При устройстве многорядных завес цементацию скважин следует выполнять последовательно по рядам скважин, первым следует цементировать низовой ряд скважин.

4.3. Расстояние между скважинами первой очереди следует назначать в пределах 6-16 м для противофильтрационных завес и 4-12 м для площадной цементации. В том случае, если между скважинами I очереди появляется гидравлическая связь, не вызванная гидравлическим разрывом грунтов, расстояние между скважинами I очереди следует увеличить в два раза.

4.4. Конечные расстояния между скважинами и число очередей скважин, предусмотренных проектом, должны уточняться в процессе производства работ после завершения цементации каждой очереди скважин путем проведения проектной организацией анализа результатов цементации по исполнительной документации.

Если проведенный анализ показывает соответствие свойств зацементированных грунтов на каком-либо участке цементационных работ проектным требованиям, то производятся контрольные работы в соответствии с разделом 17 настоящих Норм.

В случае, если результаты анализа исполнительной документации выявят недостаточность выполненных работ, назначаются скважины следующей очереди.

В тех случаях, когда материалы исполнительной документации по законченным двум или более очередям скважин не позволяют достоверно оценить соответствие полученных результатов проектным требованиям, выполняется часть скважин следующей очереди, по анализу результатов которых устанавливается необходимость или продолжения выполнения остальных скважин данной очереди, или назначения контрольных работ.

4.5. Дополнительные цементационные скважины после цементации скважин данной очереди должны назначаться в том случае, если среди процементированных скважин будут установлены:

зоны с поглощениями воды и цемента, превышающими в 10 раз средние поглощения для данной очереди скважин;

зоны с неполноценной цементацией, согласно п. 14.23 настоящих Норм;

участки скважин, которые не могли быть пробурены до проектной глубины по производственным обстоятельствам.

Дополнительные скважины в количестве 1-2 должны быть пробурены в 0,5 м от проектной скважины, содержащей зоны с неполноценной цементацией, и процементированы на глубину, соответствующую глубине этих зон.

5. Способы обработки скважин

5.1. Скважины глубиной более 7-8 м следует цементировать отдельными, последовательно расположенными зонами, имеющими, как правило, длину 5 м.

5.2. В скважинах, имеющих глубину, не кратную 5 м, границы зон следует назначать, размещая зону длиной менее 5 м у устья скважины, а зону длиной более 5 м - у забоя скважины. Остальные зоны в грунтах однородного состава должны иметь длину 5 м.

5.3. В неслоистых скальных грунтах границы зон соседних скважин разных очередей следует размещать на одной прямой линии для параллельных скважин или по концентрическим окружностям для скважин с веерным расположением.

В скважинах, пересекающих слои пород различного состава и трещиноватости, границы зон следует совмещать с границами слоев.

5.4. В неустойчивых грунтах и при пересечении скважиной тектонических зон, участков разрушенных скальных грунтов, карстовых пустот, источников с большим притоком воды длину цементируемой зоны следует уменьшить до 1-3 м.

5.5. В том случае, если грунты имеют удельное водопоглощение менее (3 люжона), в скважинах второй и последующих очередей допускается применение зон увеличенной длины (10-15 м).

5.6. Бурение и цементация скважин должны выполняться способом нисходящих зон.

Применение способа восходящих зон допускается для второй и последующих очередей скважин при положительных результатах опытной цементации этим способом на объекте.

Примечание к п. 5.6. Применительно к восстающим скважинам здесь и далее требования, содержащие слово "нисходящий", отвечают направлению от устья скважины к ее забою, а слово "восходящий" - от забоя скважины к ее устью.

5.7. Если при цементации скважин второй и последующих очередей способом восходящих зон более чем в 10% зон будут наблюдаться утечки цементного раствора в обход тампона, цементацию скважин следует продолжить способом нисходящих зон.

5.8. При цементации грунтов нисходящими зонами бурение очередной зоны допускается непосредственно вслед за окончанием цементации предшествующей зоны в том случае, если:

соседние скважины предыдущей очереди процементированы на глубину не менее 10 м ниже буримой зоны;

нагнетание раствора по вышележащей зоне доведено до отказа;

грунтовые воды не являются напорными и их уровень не превышает устья скважины.

При наличии напорных вод очистка скважины от цементного камня и бурение следующей зоны допускается только после перерыва, необходимого для схватывания цемента в процементированной зоне.

5.9. При цементации способом восходящих зон скважины данной очереди следует бурить только после завершения цементации и ликвидационного тампонажа соседних скважин предыдущей очереди.

5.10. В скальных грунтах с пустотностью, благоприятной для образования ложных отказов, по требованию проектной организации после цементации скважин отдельными зонами и очистки скважины от цементного камня может быть назначена суммарная цементация скважин.

6. Уточнение глубины скважин завесы

6.1. Проектная глубина скважин должна уточняться в процессе производства цементационных работ в зависимости от фактического расположения слоя скального грунта, принятого за границу завесы, а также в зависимости от фактической проницаемости грунтов в нижней зоне.

6.2. Скважины совершенной завесы должны быть углублены в водоупорные слои не менее чем на 0,5-1 м от фактической кровли водоупорного слоя.

6.3. В том случае, если проектом несовершенной завесы предусмотрено углубление скважин I очереди ниже основной границы завесы в качестве разведочных скважин, после цементации этих скважин на основании рассмотрения исполнительной документации проектной организацией должен быть решен вопрос о необходимости сближения скважин в области, пересеченной разведочными скважинами, и о положении проектной границы завесы.

6.4. При устройстве несовершенной завесы и при отсутствии разведочных скважин, если поглощения воды и цемента в нижней зоне скважин более чем в 10 раз превышают средние поглощения для этой скважины, должна быть пробурена и процементирована еще одна зона ниже проектной границы завесы.

Если в дополнительной зоне будут обнаружены большие поглощения воды и цемента, проектная организация должна рассмотреть вопрос о целесообразности увеличения глубины проектной границы завесы.

7. Привязка и нумерация скважин

7.1. Инструментальное вынесение цементационных скважин в натуру и определение высотного положения устьев скважин должны проводиться, как правило, для каждой второй скважины I очереди, удаленной одна от другой не более чем на 20 м.

7.2. Отклонение фактического положения устья цементационной скважины от его проектного положения в плане не должно превышать 0,1 м.

7.3. Всем проектным скважинам до начала их бурения следует присваивать номера по системе нумерации, указывающей положение скважины по фронту работ, независимо от времени бурения и цементации.

Всем дополнительным скважинам, назначаемым по ходу или при завершении цементационных работ, следует присваивать номера близлежащих проектных скважин с добавлением букв "д" (добавочной очереди), "п" (повторная, вместо аварийной или неполноценной), "к" (контрольная).

8. Бурение скважин

8.1. Цементационные скважины следует бурить способами, обеспечивающими промывку скважины водой или продувку ее воздухом, поступление цементного раствора в пустоты грунтов, установку тампона в скважине.

Предпочтение следует отдавать способам бурения, обеспечивающим наименьшие отклонения скважин от проектного направления, ровные стенки скважин, меньшее количество бурового шлама, меньшие диаметры скважин, наименьшую стоимость работ.

8.2. Диаметры цементационных скважин, как правило, следует назначать в пределах 40-110 мм.

8.3. В том случае, если при бурении скважины наблюдается поглощение промывочной воды или обрушение стенок скважины, бурение следует остановить и приступить к цементации пробуренной части скважины.

8.4. По окончании бурения скважина должна быть интенсивно промыта водой до полного осветления изливающейся воды или водовоздушной смеси.

При отсутствии излива воды на поверхность промывка скважины должна продолжаться не менее 15 мин.

8.5. По окончании промывки должен быть произведен контрольный промер глубины скважины.

Высота слоя шлама, остающегося после промывки на забое скважины, не должна быть более 0,3 м.

После окончания промывки устье скважины следует плотно закрыть крышкой или пробкой.

8.6. При бурении цементационных скважин глубиной более 20 м должны проводиться мероприятия, предотвращающие отклонение скважины от заданного направления:

установка бурового станка и вращателя по угломеру и жесткое их закрепление в заданном направлении;

забуривание скважин при минимальных давлениях на забой и числе оборотов бурового снаряда;

применение длинных колонковых труб, утяжеленных снарядов, буровых штанг с замковым соединением.

8.7. При глубине скважин более 40 м, как правило, должна проводиться выборочная инструментальная проверка фактического отклонения скважин от заданного направления.

Отклонения цементационных скважин от заданного направления на глубинах 20, 40, 60, 80 и 100 м от устья не должны превышать соответственно 0,4; 0,8; 1,8; 2,8 и 5 м.

В случае превышения указанных отклонений, вызванных природными условиями основания, проектная организация должна определить допустимость дальнейшего производства работ без корректировки проекта.

8.8. В сложных инженерно-геологических условиях по требованию проекта выборочно или систематически должны выполняться следующие дополнительные операции при бурении скважин:

наблюдения за составом проходимых пород и отбор керна из скважины;

наблюдения за поглощением и мутностью промывочной воды;

измерения по скважинам уровня или напора грунтовых вод, расхода изливающейся воды;

кавернометрические измерения и каротаж скважин (электрокаротаж, сейсмокаротаж, расходометрия).

9. Установка тампона

9.1. При цементации нисходящими зонами тампон должен устанавливаться в кровле очередной зоны до глубины, позволяющей применить проектное давление цементации без деформаций вышележащей толщи и гидравлического разрыва грунта и без выхода раствора на поверхность.

Для сокращения затрат труда и цемента на удаление цементного камня из скважины по требованию проекта допускается установка тампона в кровле каждой очередной зоны независимо от ее глубины.

9.2. При цементации нисходящими зонами при установке тампона в кровле очередной зоны тампон следует разжимать на 0,2-2 м выше верхней границы цементируемой зоны.

9.3. При цементации восходящими зонами тампон следует разжимать на глубине верхней границы очередной зоны.

9.4. При невозможности разжать тампон и обеспечить его герметичность на заданной глубине из-за местной неустойчивости грунтов тампон следует переместить на 0,5-2 м выше по скважине.

9.5. В неустойчивых грунтах, в которых невозможно обеспечить герметичность тампона на проектных глубинах, тампон следует устанавливать в устье скважины (в направляющих трубах, бетоне) или в зоне устойчивых грунтов с соответствующей корректировкой проекта, выполняемой проектной организацией.

Невозможность установки тампона в грунтах должна быть подтверждена актом.

10. Гидравлическое опробование

10.1. После установки тампона в скважину и перед нагнетанием цементационного раствора должна быть выполнена проверка исправности и герметичности цементационной системы путем нагнетания воды в скважину.

В случае герметичности системы нагнетание воды в скважину должно быть продолжено с целью гидравлического опробования грунтов.

10.2. Гидравлическое опробование следует производить при наибольших величинах давления и расхода воды, но не превышающих значений, определенных для цементного раствора, согласно п. 14.3 настоящих Норм.

Давление воды после его стабилизации должно поддерживаться неизменным в течение 10-15 мин; за это время следует произвести 2-3 измерения расхода воды.

10.3. По результатам гидравлического опробования должно быть определено удельное водопоглощение грунтов согласно указаниям, приведенным в приложении 6.

11. Материалы для цементационных растворов

Цемент

11.1. Для цементации грунтов следует применять портландцемент марки 300-500 по ГОСТ 10178-76*(2).

При надлежащем технико-экономическом обосновании допускается применение разновидностей портландцемента: пластифицированного, сульфатостойкого, тампонажного.

Применение шлакопортландцемента, пуццоланового, глиноземного, расширяющегося и гидрофобного цементов допускается только после проведения лабораторных испытаний, устанавливающих схватывание осадка цемента из цементного раствора в конкретных условиях строительства.

11.2. Цемент, осадок которого из цементного раствора с водоцементным отношением В/Ц = 1 при температуре 10°С имеет срок начала схватывания свыше 48 ч, считать непригодным для цементации.

11.3. При наличии в грунтах агрессивных подземных вод выбор вида цемента для цементации должен производиться в соответствии со СНиП II-28-73* применительно к группе условий: безнапорные сооружения, коэффициент фильтрации менее 0,1 м/сут, при особой плотности бетона, если проектом не обоснованы другие требования к цементу.

ГАРАНТ:

Взамен СНиП II-28-73* постановлением Госстроя СССР от 30 августа 1985 г. N 137 с 1 января 1986 г. введены в действие СНиП 2.03.11-85

11.4. При приготовлении цементного раствора не разрешается смешивать цементы различных видов и марок.

11.5. При транспортировке, приемке, складировании и хранении цемента, применяемого для цементационных работ, должны соблюдаться технические правила ТП 101-81.

Вода

11.6. Вода для приготовления цементного раствора должна удовлетворять требованиям ГОСТ 23732-79.

11.7. Температура воды при затворении цемента не должна превышать 45°С.

Добавки

11.8. Для замены части цемента в цементационном растворе с целью снижения стоимости материалов и повышения производительности труда следует использовать перечисленные ниже добавки к цементу:

песок с размером зерен не более 0,5-1 мм, применяемый в количестве до 200% от веса цемента при заполнении отдельных крупных трещин и пустот, характеризующихся поглощением материала более 500-1000 кг на 1 м скважины;

пылеватые материалы: золу-унос, каменную муку, лесс с размером зерен менее 0,1-0,15 мм, применяемые в количестве до 100-150% от веса цемента при цементации водопроницаемых и сильноводопроницаемых скальных грунтов;

суглинки и пылеватые глины, придающие растворам стабильность, применяемые в количестве до 200%, преимущественно для заполнения крупнотрещиноватых и закарстованных скальных грунтов;

тонкодисперсные глины и бентонит в количестве, определяемом в зависимости от активности глины и бентонита, при уплотнении мелкотрещиноватых, пористых и мелкокавернозных пород.

Требования, относящиеся к применению золы-уноса в цементных растворах, рассмотрены в приложении 8.

Требования, относящиеся к применению глинистых материалов и стабильных растворов, получаемых при добавке глинистых материалов, даны в приложении 3.

11.9. Для регулирования реологических свойств цементных растворов в их состав следует вводить:

бентонит в количестве от 0,5 до 5% от веса цемента (в зависимости от активности бентонита) для уменьшения расслаиваемости и повышения однородности растворов, улучшения проникаемости растворов в пустоты, уменьшения износа оборудования;

жидкое стекло, хлористый кальций, поташ (в виде водных растворов) для загустевания и ускорения схватывания цементных растворов;

сульфитно-дрожжевую бражку (СДБ) и другие поверхностно-активные вещества для уменьшения структурообразования в цементном растворе и повышения подвижности и проникаемости растворов в пустоты.

Допустимые количества добавок приведены в приложении 9. Количество добавки к цементному раствору устанавливается лабораторными исследованиями.

12. Растворы и их приготовление

12.1. Состав цементного раствора следует выражать водоцементным отношением (В/Ц).

При цементации следует применять шкалы составов цементных растворов, приведенные в приложении 10.

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

12.3. Приготовление цементного раствора требуемого состава следует производить на рабочем растворном узле путем разбавления густого (маточного) раствора, имеющего и заготовленного на центральном растворном узле, или путем смешения сухих материалов с водой.

12.4. Перемешивание цемента, воды и добавок должно продолжаться до получения однородной массы.

12.5. Проверку составов приготовленного раствора следует производить выборочно ареометром.

12.6. По требованию проекта для придания цементному раствору особых свойств - повышения стабильности и проникающей способности - должны применяться:

предварительный сухой домол или сепарация цемента;

химическая обработка раствора поверхностно-активными добавками;

механическое диспергирование цемента в растворе при помощи диспергаторов.

Способы обработки цемента и раствора, воды, добавок и тип диспергатора должны быть указаны в проекте. Количество добавок и время диспергирования раствора следует определять по результатам лабораторных испытаний.

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

12.8. Цементный раствор должен быть использован в течение не более четырех часов с момента его приготовления.

13. Цементационное оборудование и контрольно-измерительная аппаратура

13.1. Для нагнетания цементного раствора должны использоваться цементационные поршневые и плунжерные насосы.

Рекомендуется использовать насосы с регулируемым приводом.

При использовании насосов с нерегулируемым приводом раствороводы должны оборудоваться регуляторами, обеспечивающими плавное изменение подачи раствора.

13.2. Растворовод, подающий цементный раствор от насоса к скважине, в зависимости от способа нагнетания раствора, принятого в соответствии с п. 14.1 настоящих Норм, должен состоять:

из одного нагнетательного растворовода;

из одного нагнетательного растворовода с отводом, направленным к расходной емкости, на котором устанавливается регулятор расхода;

из двух раствороводов: прямого и возвратного, проложенных от насоса до цементируемой скважины, с регулятором расхода на возвратном раствороводе.

Растворовод должен иметь внутренний диаметр в пределах от 19 до 38 мм.

Растворовод должен быть снабжен краном для спуска воздуха, воды или раствора, установленным около скважины.

13.3. Манометры для измерения давления раствора следует устанавливать в двух точках цементационной системы: у насоса и устья скважины.

Манометры должны быть снабжены предохранителями, препятствующими поступлению раствора в трубку манометра.

13.4. Цементационные установки должны быть снабжены приспособлениями и аппаратурой для измерения расхода нагнетаемого раствора, обеспечивающими фиксацию расхода раствора:

не реже 1 раза в 1 мин при автоматических измерениях и записи расхода раствора;

не реже 1 раза в 5 мин при измерении расхода по объему израсходованного раствора и при журнальной записи результатов измерения.

13.5. Для проведения цементации при расходе и давлении раствора, близких к предельно допустимым, необходимо:

установить реперы и марки на поверхность рабочей площадки или на рядом расположенном сооружении;

проводить наблюдения во время цементационных работ за смещением реперов.

При отсутствии специальных указаний в проекте наибольшим допустимым смещением репера в период цементации одной зоны следует считать 1 мм.

14. Нагнетание раствора

Способ нагнетания раствора

14.1. При использовании насосов с регулируемым приводом нагнетание раствора следует производить нажимным способом.

При использовании насосов с нерегулируемым приводом нагнетание раствора следует производить полунажимным способом с возвратом избытка раствора в пределах цементационной установки.

Циркуляционный способ нагнетания раствора с циркуляцией раствора от насоса до устья скважины и обратно следует применять, как правило, при размещении растворовода на дневной поверхности при отрицательной температуре среды, окружающей растворовод.

Расход и давление раствора

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

14.3. За весь период нагнетания раствора в зону скважин расход и давление раствора должны быть наибольшими, но они не должны превышать допустимые значения расхода раствора и давления отказа, установленные проектом и откорректированные проектной организацией в процессе производства работ, согласно требованиям п. 14.4 настоящих Норм.

Ориентировочные допустимые значения расхода и давления цементационного раствора следует определять согласно указаниям, приведенным в приложении 10.

14.4. Корректировка допустимых значений расхода и давления раствора, предусмотренных проектом, должна производиться по результатам рассмотрения хода изменения расхода и давления раствора при цементации зон.

При обнаружении гидравлических разрывов грунта или утечек нагнетаемого раствора на поверхность расход и давление раствора должны быть снижены до значений, исключающих указанные явления.

В сильнодеформируемых грунтах по требованию проектной организации для уточнения допустимых значений расхода и давления раствора при его нагнетании по выборочным зонам должны выполняться:

многоступенчатое гидравлическое опробование по выборочным зонам согласно указаниям, приведенным в приложении 7;

установка реперов и наблюдения за деформациями поверхности основания при нагнетании раствора.

14.5. Начатое нагнетание раствора должно продолжаться непрерывно до наступления отказа или до перерыва нагнетания в случаях, предусмотренных п. 14.12 настоящих Норм.

14.6. При отсутствии особых требований в проекте за отказ в поглощении раствора следует принимать снижение расхода раствора до 5 л/мин при проектном давлении отказа.

При повышенных проектных требованиях к плотности зацементированных грунтов расход раствора при отказе не следует принимать ниже минимального допустимого расхода, приведенного в приложении 10.

Состав раствора

14.7. Начальный состав нагнетаемого раствора должен быть .

14.8. Состав нагнетаемого раствора не должен меняться, если при непрерывном нагнетании расход раствора при постоянном давлении уменьшается или давление раствора при постоянном его расходе возрастает.

14.9. Раствор должен сгущаться в тех случаях, когда при нагнетании раствора с максимальным достигнутым расходом давление не повышается или при достижении давления отказа расход раствора не уменьшается.

Сгущение раствора должно производиться:

на одну ступень по шкале составов раствора, приведенных в приложении 11, через каждые 15 мин, если расход раствора менее 60 л/мин;

на одну-две ступени по шкале составов раствора, приведенных в приложении 11, после ввода в зону 1000-1500 л раствора, если расход раствора более 60 л/мин.

14.10. Если в результате сгущения раствора его расход уменьшился до 10-20 л/мин и продолжает уменьшаться, следует, как правило, произвести разжижение раствора до состава и этим составом раствора довести нагнетание до отказа.

Отклонения от нормального хода нагнетания раствора

14.11. Нормальным следует считать ход нагнетания раствора, при котором:

нагнетание ведется непрерывно;

при нагнетании раствора постепенно снижается расход раствора, а давление раствора или соответствует давлению отказа, или постепенно возрастает до давления отказа:

весь нагнетаемый раствор поступает в грунт.

К отклонениям от нормального хода нагнетания раствора следует относить:

длительное поглощение наиболее густого цементного раствора без повышения давления;

выход раствора на дневную поверхность непосредственно или через устья соседних скважин;

гидравлический разрыв пород;

перерыв нагнетания раствора, вызванный неисправной работой оборудования.

К отклонениям следует также относить изливы цементного раствора на поверхность через устье скважины при окончании цементации или при перерыве.

При возникновении отклонений от нормального хода нагнетания раствора необходимо соблюдать требования, содержащиеся в пп. 14.12-14.23 настоящих Норм.

14.12. В том случае, если при отсутствии гидравлического разрыва грунтов или выхода раствора на поверхность расход раствора наиболее густого состава В/Ц = 0,6 не снижается, нагнетание раствора следует продолжить до введения в зону 2000 кг твердого материала на 1 м длины скважины, после чего сделать перерыв.

14.13. Продолжительность назначенного перерыва нагнетания раствора следует устанавливать в зависимости от сроков схватывания нагнетаемого раствора в температурных условиях цементируемой среды.

При отсутствии специальных исследований продолжительность перерыва при использовании цементного раствора с портландцементом следует принимать не менее:

24 ч - при температуре среды выше +10°С;

48-72 ч - при температуре среды в пределах °С.

14.14. Повторное нагнетание раствора в зону, в которой при предыдущем нагнетании раствора не был получен отказ, должно производиться после разбуривания цементного камня, образовавшегося в скважине при предыдущем нагнетании раствора, и проведении гидроопробования.

14.15. Если после перерыва нагнетания раствора удельное водопоглощение в зоне будет менее (20-50 люжонов), дальнейшую цементацию зоны следует продолжить цементными растворами.

Если после перерыва удельное водопоглощение в зоне будет более (20-50 люжонов), то дальнейшую цементацию зоны следует, как правило, продолжить растворами с добавками к цементу (п. 11.8).

14.16. При выходе раствора через устье цементируемой скважины в обход тампона необходимо приостановить нагнетание раствора, переставить тампон на 0,5-2,0 м выше по стволу скважины и возобновить цементацию.

14.17. При выходе раствора из устьев соседних цементационных скважин следует снизить на 30-50% расход нагнетаемого раствора, заглушить изливающиеся скважины путем установки в них тампона, после чего продолжить нагнетание раствора при ранее применявшемся давлении.

14.18. При выходе раствора на дневную поверхность следует снизить на 30-50% расход нагнетаемого раствора и затампонировать снаружи места утечки.

При невозможности заделки мест выхода раствора следует прервать нагнетание раствора на 2-4 ч, после чего возобновить цементацию.

Если после перерыва утечка раствора возобновляется, следует применить ускорители схватывания, пенообразующие добавки или быстросхватывающиеся смеси.

14.19. При обнаружении гидравлического разрыва пород, не сопровождающегося выходом раствора на поверхность, расход раствора следует уменьшить вдвое и продолжить нагнетание раствора до отказа при давлении вдвое ниже проектного.

14.20. При перерыве нагнетания раствора, связанном с неисправностью оборудования, необходимо всю цементационную систему промыть водой или продуть воздухом не позже чем через 10-15 мин после начала перерыва.

14.21. Если после окончания нагнетания раствора он начнет изливаться на поверхность через устье скважины, необходимо перекрыть кран тампона и оставить тампон в скважине не менее чем на 24 ч (до схватывания цемента).

14.22. В породах, содержащих подземные воды с пьезометрическим напором на 3 м и более превышающим устье скважины, нагнетание раствора должно производиться с соблюдением следующих требований:

тампон должен быть снабжен обратным клапаном;

давление раствора должно быть выше противодавления напорных подземных вод;

по окончании нагнетания раствора тампон сохраняется в скважине не менее чем на 24 ч.

14.23. В тех случаях, когда нагнетание раствора в зону не было доведено до отказа, цементация зоны должна быть признана неполноценной; предусмотренная в этих случаях цементация через дополнительные скважины, по п. 4.5 настоящих Норм, должна быть согласована с проектной организацией.

15. Ликвидационный тампонаж скважин

15.1. После завершения цементации всех зон и проведения суммарной цементации скважин, если она была предусмотрена проектом, ствол скважины должен быть плотно затампонирован раствором.

15.2. Тампонаж нисходящих скважин следует выполнять путем заливки раствора в скважину через трубу, опущенную до забоя и постепенно поднимаемую по мере заполнения ствола раствором.

15.3. Тампонаж восстающих скважин следует выполнять путем нагнетания в скважину густого стабильного раствора через тампон с обратным клапаном с опрессовкой при проектном давлении в течение 5 мин. Тампон сохраняется в скважине до начала схватывания раствора.

16. Техническая документация

16.1. Операции, входящие в процесс цементации зоны - бурение скважин, установка тампона, гидравлическое опробование, нагнетание раствора, ликвидационный тампонаж скважин - должны сопровождаться ведением первичной технической документации, в которой отражаются условия проведения операций, их ход и результаты.

16.2. Первичными документами цементационных работ следует считать буровой журнал, журнал цементации, акт испытания контрольной скважины.

На основе первичной документации должны составляться отчетные исполнительные документы - технические отчеты и исполнительные чертежи (разрезы), - которые сжато представляют результаты выполненных работ.

Указания по составлению первичной и отчетной документации цементационных работ и формы документации приведены в приложении 12.

17. Контроль работ

Общие требования

17.1. Контроль качества и оценка достаточности цементационных работ, относящихся к скрытым работам, должны проводиться систематически на всех этапах производства.

17.2. Контроль цементационных работ должен осуществляться в виде:

входного контроля поступающих материалов для цементационных работ, состоящего в проверке соответствия их стандартам, техническим условиям, паспортам и другим документам, подтверждающим качество; в проверке соблюдения требований их разгрузки и хранения; при необходимости в испытании материалов в лаборатории;

операционного контроля за процессом производства работ, за их соответствием проекту, объектным техническим условиям и настоящим Нормам; в операционный контроль включаются контрольные работы по определению результатов выполненной цементации и оценки ее достаточности после завершения всего проектного объема работ или какого-либо этапа работ; контрольные работы выполняются в соответствии с п. 17.4-17.18 настоящих Норм;

приемочного контроля с составлением акта освидетельствования скрытых работ, выполняемых в соответствии с п. 17.19-17.21 настоящих Норм.

17.3. Для обеспечения полноты, точности и своевременности операционного контроля рекомендуется применять автоматизированные системы сбора и обработки информации о процессе цементации.

Контрольные работы при противофильтрационном назначении цементации

17.4. В результате контрольных работ, выполняемых после завершения всего или части проектного объема цементационных работ, должна быть установлена водопроницаемость зацементированных грунтов.

Водопроницаемость грунтов следует выражать значениями удельного водопоглощения, установленными при гидравлическом опробовании контрольных скважин зонами длиной 5 м.

17.5. Контрольные работы должны заключаться:

в анализе результатов работ по использованной документации;

в определении водопроницаемости пород путем гидравлического опробования и цементации контрольных скважин.

17.6. В результате рассмотрения исполнительной документации должны быть установлены:

зоны скважины и участки завесы или площадной цементации, требующие проведения дополнительных работ вследствие большой проницаемости пород или недостаточности проведенной цементации;

места завесы или площадной цементации, по которым следует ожидать наибольшую водопроницаемость зацементированных пород и в которых следует назначить контрольные скважины.

17.7. Контрольные скважины для оценки достаточности выполненных работ бурятся, опробуются и цементируются после цементации дополнительных скважин, выполненных согласно требованиям п. 4.5 настоящих Норм.

17.8. Длина контрольных скважин и ресурсы для их выполнения должны быть определены в проекте; как правило, длина контрольных скважин должна составлять 5-10% от длины рабочих скважин; она должна быть уточнена по результатам анализа исполнительной документации.

17.9. Контрольные скважины следует располагать при однорядной завесе между рабочими скважинами, при двухрядной и многорядной завесах - между рядами скважин.

Если контрольные скважины назначаются для проверки достаточности данной очереди скважин, их следует совмещать с проектными рабочими цементационными скважинами следующей очереди.

17.10. Контрольные скважины бурятся, подвергаются гидравлическому опробованию и цементации по способу нисходящих зон по зонам длиной 5 м. Границы зон контрольных скважин, как правило, должны соответствовать границам зон рабочих скважин.

17.11. Гидравлическое опробование и цементация контрольных скважин производятся при давлении на 20-30% меньше давления отказа, предусмотренного для рабочих скважин.

В остальном технологические режимы при гидравлическом опробовании и нагнетании растворов по контрольным скважинам должны соответствовать режимам, предусмотренным для рабочих скважин.

17.12. В том случае, если водопроницаемость зацементированных грунтов по оси завесы по результатам опробования контрольных скважин окажется выше водопроницаемости грунтов завесы, заданной проектом, проектная организация должна провести анализ исполнительной документации выполненных цементационных работ, на основании которого должна быть установлена практически достигнутая проницаемость зацементированных грунтов. По полученным значениям достигнутой проницаемости проектные требования к водопроницаемости завесы должны быть подтверждены или откорректированы.

17.13. Цементационные работы на участке завесы должны быть признаны достаточными, если удельные водопоглощения в контрольных скважинах по своей средней величине и допускаемым отклонениям от средней величины соответствуют требованиям проекта или достигнутым значениям удельного водопоглощения для грунтов рассматриваемого участка.

Выполненные цементационные работы должны быть также признаны достаточными в том случае, если по данным натурных наблюдений за фильтрацией результаты цементационных работ удовлетворяют требованиям проекта.

Контрольные работы при укрепительной цементации

17.14. Способ контрольных работ для укрепительной цементации должен быть установлен проектом.

В зависимости от проектного решения контрольные работы должны состоять в определении водопроницаемости грунтов путем гидравлического опробования скважин, или в определении деформационных свойств грунтов геофизическими методами, или оба способа контроля должны применяться одновременно.

Контрольные работы по определению водопроницаемости зацементированных грунтов должны выполняться в соответствии с требованиями пп. 17.4-17.13 настоящих Норм.

Контрольные геофизические работы следует выполнять путем скважинного сейсмоакустического просвечивания согласно указаниям приложения 5 настоящих Норм, если проектом не предусмотрен иной метод геофизического контроля.

17.15. В зависимости от количества очередей скважин, назначенных при укрепительной цементации, геофизические контрольные работы следует проводить дважды:

после выполнения первых двух или трех очередей скважин;

после выполнения всех проектных очередей скважин.

В том случае, если в результате контрольных работ, проведенных после выполнения первых двух или трех очередей скважин, установлено соответствие свойств зацементированных пород проектным требованиям, то остальные очереди скважин не назначаются.

17.16. Размещение и последовательность опробования контрольных геофизических скважин, методы опробования и необходимые ресурсы для проведения контроля должны быть определены проектом.

17.17. Цементационные работы по укрепительной цементации следует считать достаточными, если в результате контрольных работ установлено соответствие физико-механических свойств зацементированных грунтов проектным требованиям.

17.18. В том случае, если по результатам контрольных работ физико-механические свойства грунтов, требуемые проектом, останутся недостигнутыми, проектная организация должна установить причины недостаточности результатов и определить необходимость и целесообразность дополнительных цементационных работ для обеспечения проектных требований.

Приемочный контроль работ

17.19. Контроль качества и достаточности законченных цементационных работ производится комиссией в составе представителей строительных организаций, заказчика (дирекции строительства) и проектных организаций.

17.20. Организация, выполняющая цементационные работы, должна представить комиссии:

исполнительные чертежи по законченному участку работ;

первичную документацию (буровые журналы, журналы цементации или ленты автоматической записи параметров процесса цементации);

результаты определения характеристик цемента и других использованных при цементации основных материалов;

документацию по контрольным работам;

заключение проектной организации о результатах анализа исполнительной документации по производственным и контрольным работам и о достаточности выполненных работ.

17.21. По результатам рассмотрения представленной документации комиссия составляет акт освидетельствования скрытых работ согласно приложению 12Е настоящих Норм.

18. Цементация в зимних условиях

18.1. Зимние условия работ следует определять по устойчивой среднесуточной температуре наружного воздуха ниже +5°С.

18.2. Цементируемые породы в пределах зоны распространения цементного раствора должны иметь температуру не менее +2°С.

18.3. При температуре ниже +2°С породы должны быть отогреты горячим воздухом, паром, теплой водой или электрическим током через цементационные или специально пробуренные для отогрева скважины, назначаемые по особому проекту.

18.4. Работы в зимний период, как правило, должны производиться в тепляках, внутри которых температура должна быть не менее +5°С.

18.5. Температура нагнетаемого в скважину раствора не должна быть ниже +5°С.

Для обеспечения этого условия следует производить нагревание воды, предназначенной для цементного раствора, и при необходимости нагревание инертных добавок.

18.6. Растворовод, проложенный на открытой поверхности, должен быть утеплен:

при температуре наружного воздуха до минус 15°С путем устройства коробов с заполнением их опилками или стекловатой;

при температуре наружного воздуха ниже минус 15°С путем дополнительного устройства обогревающего трубопровода с циркулирующей горячей водой.

18.7. При работах в зимний период должны производиться систематические измерения температуры нагнетаемого раствора, наружного воздуха, воздуха в помещениях. Результаты измерений заносятся в журнал цементации.

19. Техника безопасности

19.1. При производстве работ должны выполняться правила техники безопасности и охраны труда, изложенные в СНиП III-4-80*(3) и в следующих правилах:

Правила безопасности при строительстве подземных гидротехнических сооружений, утвержденные Госгортехнадзором СССР и Минэнерго СССР;

Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей*(4) и Правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок потребителей*(5), утвержденные Госэнергонадзором СССР;

Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением, утвержденные Госгортехнадзором СССР;

ГАРАНТ:

См. Правила устройства и безопасной эксплуатации сосудов, работающих под давлением, утвержденные постановлением Госгортехнадзора РФ от 11 июня 2003 г. N 91

Правила пожарной безопасности при производстве строительно-монтажных работ, утвержденные Главным управлением пожарной охраны МВД СССР;

Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов, утвержденные Госгортехнадзором СССР.

19.2. Цементационные установки и растворные узлы, располагаемые на дневной поверхности, должны быть закрыты от ветра и дождя, а при работе в зимнее время помещения, где размещаются механизмы, должны быть утеплены и отапливаться.

19.3. Хранение в помещении цементационных установок и растворных узлов горюче-смазочных воспламеняющихся и вредных химических веществ запрещается.

19.4. Все открытые и движущиеся части цементационных механизмов и машин должны быть снабжены ограждениями, исключающими возможность попадания в механизмы и машины посторонних предметов и травмирования людей.

19.5. Электродвигатели и пусковая аппаратура буровых и цементационных машин должны быть защищены от попадания на них воды и раствора.

19.6. После окончания монтажа все трубопроводы для цементного раствора и воды, работающие под давлением, должны быть испытаны при давлении, в 1,5 раза превышающем максимальное рабочее давление.

19.7. Наладка, смазка и ремонт буровых и цементационных механизмов без их остановки запрещается.

19.8. Пуск цементационных насосов должен производиться при полностью открытом кране растворовода.

19.9. Соединения напорных рукавов должны производиться с использованием быстроразъемных элементов.

19.10. При нагнетании раствора необходимо следить за стабильностью положения тампона, при обнаружении выдавливания тампона из скважины нагнетание должно быть приостановлено и тампон закреплен.

19.11. Замеры мерной рейкой количества раствора в смесителях следует производить только после полной остановки смесителя.

19.12. Разработка магистралей, насосов, установка тампона должны производиться только после полного снятия давления в системе.

19.13. В нерабочее время все механизмы и оборудование цементационных работ должны находиться в положении, исключающем возможность пуска механизмов посторонними лицами.

______________________________

*(1) Соответствует оригиналу.

*(2) Действует ГОСТ 10178-85.

*(3) На территории Российской Федерации действуют СНиП 12-03-2001 и СНиП 12-04-2002, здесь и далее.

*(4) На территории Российской Федерации действуют "Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей", утвержденные приказом Минэнерго России от 13.01.2003 N 6.

*(5) На территории Российской Федерации действуют "Межотраслевых Правил по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок" (ПОТ Р М-016-2001, РД 153-34.0-03.150-00).