В Санкт-Петербургском государственном архитектурно-строительном университете разработан научно обоснованный подход к расчёту основных технологических параметров и подбору оборудования для реализации технологии по струйной цементации грунтов.
Исследование выполнил преподаватель кафедры судебных экспертиз факультета судебных экспертиз и права в строительстве и на транспорте кандидат технических наук Виталий Новиков. Научно-исследовательская работа выполнялась в рамках грантовой поддержки СПбГАСУ.
Виталий НовиковСтруйная цементация грунтов применяется для усиления оснований и фундаментов, в том числе в сложных инженерно-геологических условиях. Эффективность технологии зависит от правильного выбора технологических параметров – диаметра струеформирующей насадки, расхода рабочей жидкости, частоты вращения и скорости подъёма буровой колонны, а также от подбора оборудования.
Целью исследования стала разработка проекта нормативного документа, который позволит унифицировать порядок расчёта основных параметров струйной цементации и выбора комплекта оборудования для её реализации.
В рамках работы проведён анализ существующих подходов к расчёту параметров технологии и конструкций применяемого оборудования. На его основе формируется методика, связывающая параметры технологии закрепления грунта с характеристиками насосного блока, бурового става и гидросъёмника.
Особое внимание уделено передающему устройству высокого давления – гидросъёмнику. Исследованы зависимости, необходимые для определения его геометрических характеристик, а также проведена оценка теплового состояния в зоне контакта уплотнительных элементов с валом. При расчётах учитываются качество поверхности, свойства материалов и технологические параметры используемой технологии.
Разработанный подход позволяет на этапе проектирования оценивать тепловые нагрузки и потери энергии, связанные с трением в уплотнениях, и определять параметры, необходимые для надёжной эксплуатации гидросъёмника. Полученные зависимости могут использоваться при назначении технологических режимов, обеспечивающих требуемый диаметр закреплённого грунтового массива, а также при выборе комплекта оборудования.
Одним из результатов исследования стало получение патента Российской Федерации на полезную модель № 243687 «Передающее устройство высокого давления». Патентообладателем является Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, авторами – Виталий Новиков, профессор кафедры наземных транспортно-технологических машин СПбГАСУ доктор технических наук Александр Пушкарёв и доцент кафедры наземных транспортно-технологических машин кандидат технических наук Анжелика Абросимова. Государственная регистрация полезной модели состоялась 25 мая 2026 года.
Патент дополняет методику, разработанную в рамках НИР, и отражает результаты исследований по совершенствованию передающих устройств для гидроструйных технологий.
По теме исследования подготовлены две научные статьи для публикации в журналах, входящих в перечень ВАК: «Имитационное моделирование тепловых полей в передающих устройствах для гидроструйных технологий методом конечных элементов» и «Исследование влияния уровня шероховатости поверхности вала на коэффициент трения в гидросъёмнике для струйной цементации грунтов». Опубликована статья «Влияние на тепловой баланс передающих устройств для гидроструйных технологий внешних тепловых факторов».
Результаты исследования могут применяться проектными и строительными организациями при подготовке проектов производства работ по усилению грунтов методом струйной цементации. Разработанные подходы также могут быть востребованы при проектировании, оценке надёжности и модернизации высоконагружённых элементов строительно-дорожных машин, использующих гидроструйное воздействие на грунты и горные породы.
Материалы исследования найдут применение и в образовательном процессе СПбГАСУ при подготовке специалистов соответствующего профиля.
Новость публикуется по результатам исполнения гранта СПбГАСУ 2026 года.