|
ООО ТБК Полибудсервис
|
Современные технологии устройства свай
Известно, что для Киева характерна большая мощность слабых водонасыщенных тиксотропных грунтов, их значительная неоднородность в плане и по глубине как по составу, так и по основным физико-механическим и прочностным свойствам.
В центральной части города относительно прочные моренные отложения залегают на глубинах до
Для этих грунтов (при использовании их в качестве оснований) характерны следующие процессы:
а) большие, неравномерные, длительно незатухающие осадки зданий и сооружений и окружающей территории;
б) потеря устойчивости несущих слоев оснований зданий и сооружений, сложенных пылевато-глинистыми грунтами в состоянии незавершенной консолидации или подвергшихся промерзанию-оттаиванию;
в) разрушение природной структуры грунтов при традиционных способах производства земляных работ;
г) плывунные явления при открытом водоотливе из котлованов и траншей;
д) изменение несущей способности свай вследствие развития сил отрицательного трения на участках, поднятых намытым или насыпным грунтом;
е) развитие процессов гниения торфа, органических включений в грунте и деревянных элементов подземных конструкций при понижении уровня подземных вод.
Знание и учет этих сложных процессов во многом определяет профессионализм и успех строительных организаций, занимающихся работами, связанными с устройством оснований и фундаментов.
До начала 90-х гг. основным типом свайных фундаментов являлись сборные железобетонные сваи, применение которых оказалось весьма опасным для зданий старой застройки при строительстве около них новых сооружений. Многочисленные аварии и повреждения соседних зданий при забивке свай на расстояниях до
Частичный отказ от метода забивки привел к разработке технологии статического вдавливания свай.
С начала 80-х гг. Трестом ? 28 Главленинградстроя (ныне ЗАО 'Строительный трест 28-й') используется разработанная ВНИИГС, НИИОСП им. Герсеванова и др. организациями самоходная сваевдавливающая установка УСВ 120/180 на базе экскаватора ЭО-6122. Она состоит из базовой машины и пригрузочной тележки и позволяет обеспечивать вдавливание свай с размером грани от 30 до
Модернизированная в
Кроме нее, в настоящее время работают 4 сваевдавливающие установки с усилием вдавливания до 1 600 кН и дорабатывается установка с усилием до 2 000 кН.
Важным достоинством такой технологии является то, что в грунт погружаются сборные железобетонные элементы, качество которых легко проконтролировать до начала установки свай. Однако необходимо иметь ввиду, что в определенных грунтовых условиях, в частности в грунтах с ленточной текстурой, погружение свай может привести к дополнительным деформациям основания и фундаментов близкорасположенных ( до
Широко известные ранее технологии изготовления свай в грунте - буронабивные и буроинъекционные сваи - с начала 90-х годов получили новую жизнь и сильно снизили процент использования свай предварительной готовности (сборных железобетонных свай).
По характеру изготовления такие сваи могут быть разделены на 3 основных типа: а) сваи с выемкой грунта, б) с частичной выемкой, в) без выемки грунта по стволу сваи.
Сваи, изготавливаемые с выемкой грунта
Кратко, это технология заключается в следующем:
а) погружение защитной обсадной трубы;
б) разработка грунта внутри оболочки шнеком;
в) погружение армокаркаса и заполнение скважины бетоном методом ВПТ с одновременным подъемом обсадной трубы.
Для этой цели в городе используются отечественные установки на базе буровых станков типа ЛБУ и зарубежные Bauer, 'Юнтанн', 'Казагранде', Soilmec и др. Эту технологию используют фирмы ЗАО 'Геострой', ЗАО 'СТиС', 'Пилон', 'Мостоотряд-19', 'Ленмостотрест', 'Ризалит'.
Для устройства буронабивных свай длиной до
Другой разновидностью этой технологии является разработка грунта под тело сваи под глинистым раствором, который защищает стенки скважины от обрушения и оплывания и в дальнейшем вытесняется бетонной смесью. При соблюдении технологических параметров и задании малых и регулируемых величин вращения бурового снаряда значения ускорений, передающихся на грунт и фундаменты соседних зданий, весьма незначительны и не опасны для соседних сооружений. Такую технологию используют такие геотехнические фирмы, как ООО 'Основа', ЗАО 'Техпрогресс', 'Геоизол', СК 'Подземстройреконструкция', 'Гидроспецстрой', 'Циклон', 'Старый город-Карст' и др.
Отметим, что при изготовлении свай по указанной технологии неоднократно обращалось внимание на значительное увеличение несущей способности испытываемых статической нагрузкой свай по сравнению с расчетной по существующим нормам. Это, в частности, может быть объяснено увеличением диаметра ствола сваи при изготовлении их в слабых глинистых грунтах. Очевидно, этот вопрос требует дополнительного изучения с изменениями в соответствующих нормативных документах.
Бурение с использованием опорного раствора и без крепления
обсадными трубами
Бурение с применением обсадных труб (установка труб с помощью
редуктора вращения)
Бурение с обсадными трубами (монтаж труб с помощью обсадной
установки)
Сваи, изготавливаемые с частичной выемкой грунта
Метод проходного шнека (СFА), технология 'Дабл-ротари', технология SOB по этим технологиям выполняют работы фирмы 'Геострой', 'Подземстройреконсрукция', 'Техпрогресс', 'Гидроспецстрой', 'Основа'.
Так, технология по методу полого шнека предусматривает:
а) полый шнек ввинчивается на глубину будущей сваи;
б) шнек с вращением поднимается с частью грунта, одновременно через его внутреннюю полость бетононасосом в скважину закачивают бетон;
в) после извлечения шнека бетон с помощью вибратора погружается в каркас.
Особенностью технологии 'Дабл-ротари' является то, что вращение непрерывного проходного шнека происходит внутри обсадной трубы, которая движется в противоположном направлении. Это позволяет значительно увеличить производительность изготовления свай, обеспечить безопасность производства работ вблизи существующих зданий. Для данных технологий необходимым условием является наличие мощного бетононасоса, имеющего производительность не менее 60 куб. м/час.
Буронабивные сваи, устраиваемые по технологии проходных шнеков. Тип буровых сваи диаметром от
Технология постановки свай бурением с использованием проходных шнеков обеспечивает сооружение свай без ударов и вибраций, что особенно важно при изготовлении свай вблизи существующих зданий и сооружений. Сваи заполняются литым бетоном класса не ниже В 15 через трубу шнековой колонны при помощи бетононасоса. Армирование осуществляют как через трубу в шнековой колонне, так и погружением армокаркаса в бетон заполненной скважины с помощью вибратора. Глубина погружения каркаса задается проектом.
С целью исключения возможной деформации фундаментов рядом стоящих зданий и сооружений, свай устраивают "в разбежку" (не менее 8-
Контроль качества работ обеспечивается строгим соблюдением технологического процесса изготовления свай, замерами положения забоя скважины (по глубине погружения шнековой колонны) и уровней бетона в шнековой колонне при ее извлечении, отбором образцов бетона (кубиков).
Преимущества технологии.
1. Возможность использования отечественной геологической техники.
2.Скорость производства свай до 4-х в смену.
3. Исключены мокрые процессы.
Особенности технологии.
1.Ограничена глубина бурения до
2. Требуется повышенное внимание при операции разъединения проходных шнеков, при их подъеме во избежание образования шеек и заплывания скважины грунтом.
3. При бурении через тугопластичные или полутвердые суглинки и глины снижается скорость проходки, необходим контроль за соотношением скорости проходки и частотой вращения шнека для исключения выноса на дневную поверхность лишнего грунта.
4. Не рекомендуется устраивать вблизи существующих зданий более одной сваи в смену, что резко снижает производительность.
Буронабивные сваи, устраиваемые по технологии SOB
Разновидность буровых свай диаметром 550мм, длинной до 30м.
Буронабивные сваи технологии SOB получили в Европе и на Северо-западе России широкое распространение в связи с их высокой несущей способностью, технологичностью, надежностью.
По технологии SOB сваи изготавливаются при помощи единого проходного шнека. После погружения шнековой колонны на проектную глубину по внутренней трубе шнека бетононасосом подается бетон, который заполняет скважину через специальное клапанное отверстие в его нижней части при одновременном извлечении шнековой колонны из скважины.
Бурение двойной головкой с помощью соединённых приводов вращения 'SOB-бурение с обсадкой'
После заполнения скважин бетоном, при помощи вибратора, погружают пространственный каркас, определенный проектом.
Данная технология незаменима при устройстве свайных фундаментов на площадках с неравномерным напластованием грунтов с песчаными или глинистыми прослоями, прохождение которых с использованием иных технологий (забивных свай, свай уплотнения) не представляется возможным.
Технология постановки буронабивных свай при помощи SOB - колонны обладают высокой производительностью (до 16 свай в смену).
Преимущество технологии.
1. Высокая производительность до 16 свай в смену.
2. Обеспечение высокого качества заполнения скважины бетоном, т.к. бетон подается под давлением.
3. Возможность устройства свай через плотные слои песков.
Особенности технологии.
1. В слабых грунтах возможен более высокий расход бетона.
2. Погружение армокаркаса производится при помощи вибратора.
Бурение длинным шнеком (SOB-способ ) с келли - удлинением
Бурение с применением системы полного вытеснения и с келли-удлинением.
ТЕХНОЛОГИЯ CFA (Непрерывный шнек)
Свайные фундаменты, сооруженные по технологии непрерывного шнека, совмещают в себе преимушества забивных и буронабивных свай без извлечения грунта. Данный способ бурения позволяет производить работы в различных грунтах - сухих и болотистых, рыхлых и плотных, а также проходить через мягкие горные породы (туф, суглинок, известняк,песчаник и др.).
Работа по данной технологии не вызывает вибраций, благодаря чему более всего подходит для работ в центральных районах города. Все установки производства Soilmec S.p.A. оснащены звукоизоляцией в соотвествии с законодательством. Формирование свай осуществляется без выемки грунта, что позволяет выполнять работы в непосредственной близости к существующим сооружениям, что значительно сокращает количество используемых материалов и площадей рабочей площадки. Данная технология исключает использование бентонитного раствора, что позволяет избежать загрязнения строительной площадки, а также не возникает проблем, связанных с размещением разработанного грунта после формирования сваи. Установки производства компании Soilmec позволяют сооружать набивные сваи диаметром от 400 до
- использованию шнека с различным шагом и наклоном спирали для увеличения скорости проникновения, зависящей от условий и характеристик сопротивления грунта.
- в зависимости от конкретного типа грунта используются различные виды режущего инструмента, который устанавливается под различным наклоном и режущим углом.
В начале полого шнека установлен забурник, оснащенный 2-мя спиралями и режущим инструментом, что позволяет облегчить прохождение через грунт. От поподания грязи в полую часть шнека защищает специальная заглушка, оснащенная уплотнительным кольцом и закрепленная стальной цепью. При бурении шнек прессует грунт, уплотняя при этом стенки скважины.
Оборудование для сооружения буронабивных свай по этой технологии устанавливается на экскаваторе на гусеничном ходу и состоит, главным образом, из полого шнека, длина которого зависит от требуемой глубины сваи. Компания Soilmec предлагает две серии машин, на которые может быть установлено данное оборудование:
серия R - универсальные буровые установки и серия СМ - машины, разработанные специально для работы по технологии CFA.
Формирование сваи
Когда шнек достигает заданной глубины, производится подача бетона при помощи бетононасоса, соединенного шлангами с вертлюгом, расположенным на удлинни-тельной мачте шнека. Давление, создаваемое бетононасосом при прохождении бетона через полую часть шнека, выдавливает специальную заглушку и бетон попадает внутрь скважины, при этом шнек поднимается, с вращением или без, освобождая пространство в скважине. Плотность заполнения скважины контролируется при помощи специального прибора, отображающего на дисплее форму сваи в графическом виде или при помощи манометра, по которому контролиреутся давление бетона.
Армирование сваи
Технология изготовления свай CFA требует использования каркаса из арматуры, который вводится в заполненную бетоном скважину при помощи вибратора, однако использование вибратора может быть не обязательно для каркаса длиной 16-
Характеристики бетонной смеси
В состав бетонной смеси для CFA входит гравий (макс, размер
В зависимости от условий работы рекомендуется использование добавок для бетонной смеси.
Сваи, изготавливаемые без выемки грунта
К ним относятся сваи DDS-Bauer, Fundex, Vibrex, Atlas.
Тип буровых свай диаметром 450, 520,
Технология устройства буронабивных свай уплотнения (ДДС) включает в себя формирование скважины при помощи специального бурового снаряда уплотняющего грунт с погружением на проектную отметку. Заполнение скважины бетоном производится через отверстие в буровом снаряде при помощи бетононасоса.
Затем, в скважину, заполненную бетоном, при помощи вибратора погружается армокаркас на заданную проектом глубину.
Технология устройства буронабивных свай уплотнения позволяет формировать скважины без выемки грунта, и что очень важно, при встрече валунов или препятствий после замены бурового снаряда осуществлять их разбуривание.
Производительность 5 - 20 свай в смену (в зависимости от длины и свойств грунтов).
Преимущества и особенности свай уплотнения.
1.Высокая несущая способность сваи - до 500тн.
2. Высокая производительность до 20 свай в смену.
3. Высокое качество заполнения скважины бетоном, т.к. бетон подается под давлением.
4. Высокая точность постановки свай как в плане, так и соблюдение вертикальности по высоте, которое контролируется бортовым компьютером.
5. Использование специального бурового инструмента, жестко закрепленного на буровом ставе, дает возможность устройства свай через плотные слои песков и при встрече с препятствием (валуном) произвести замену породоразрушающего инструмента.
6. Отсутствие шлама.
7. Погружение армокаркаса производится отдельным краном при помощи вибратора.
Технологической особенностью свай уплотнения (ввинчиваемых свай) является погружение обсадной трубы с оставляемым наконечником, что позволяет погружать бетонную смесь в заведомо сухой забой. При соблюдении соответствующей технологии производятся следующие основные технологические операции:
а) обсадная труба с нижним теряемым наконечником погружается (вибродизелем или гидромолотом) или ввинчивается в грунт при большом крутящем моменте и осевой нагрузке до проектной отметки пяты сваи;
б) в погруженную трубу устанавливается армокаркас и нагнетается бетонная смесь;
в) труба извлекается противовращением и вертикальной силой тяги тросов, при этом чугунный или стальной наконечник остается в грунте.
Диаметр выполняемых свай - 350, 450,
Уже несколько лет фирмой 'Геоизол' по бельгийской технологии выполняются широко известные в Европе буронабивные сваи Atlas. Процедура устройства таких свай включает:
1) ввинчивание трубы с винтовым режущим наконечником до проектной отметки;
2) установка арматурного каркаса;
3) обратный подъем с вращением трубы с винтовым наконечником при одновременном бетонировании.
Высокие вытяжные усилия (до 800 кН), объединенные с высоким крутящим моментом при бурении, - одна из важных особенностей современной буровой установки Atlas, позволяющей получать винтовую форму сваи.
Диаметр применяемых режущих наконечников: 360; 410; 460;
Сваи за технологией 'ВИБРЕКС'
Эта технология предусматривает устройство набивных свай на строительной площадке, в обсадной трубе с теряемым плоским башмаком, которая погружается на проектную отметку при помощи дизельного или гидромолота с последующей установкой во внутреннюю полость трубы арматурного каркаса; заполнением трубы бетонной смесью проектной марки и обратным извлечением трубы при помощи специального кольцевого вибратора, установленного на лидере буровой установки.
В случае устройства свай по варианту 'СУПЕР-ВИБРЕКС' выполняется дополнительное уширение основания сваи размером, лежащим в пределах от 1,5 до 3 диаметров ствола сваи.
Технология 'ВИБРЕКС' ('СУПЕР-ВИБРЕКС') нашла широкое применение во многих странах мира на строительных объектах гражданского, промышленного и транспортного назначения, где допускается работа ударных механизмов в процессе свайных работ.
Устройство свай может осуществляться с отметки дневной поверхности строительной площадки или в котловане. В случае слабых несущих свойств основания осуществляется его дополнительная подготовка для передвижения буровой и строительной техники отсыпкой щебнем или кирпичным боем по геотекстильному покрытию.
Процесс устройства сваи 'ВИБРЕКС' можно условно разбить на три этапа.
Этап ? 1 - наезд установки на точку погружения сваи. Установка плоского теряемого башмака с герметизирующей прокладкой для предотвращения попадания грунтовых вод внутрь трубы. Погружение трубы с закрепленным теряемым башмаком при помощи дизельного или гидромолота на проектную отметку.
Этап ? 2 - установка арматурного каркаса внутрь трубы. Заполнение внутренней полости трубы бетонной смесью проектной марки.
Этап ? 3 - захват верхней свободной части трубы при помощи зажимного механизма гидравлического кольцевого вибратора, закрепленного на лидере буровой установки. После включения вибратора производится плавное извлечение трубы из грунта на поверхность. Бетонная смесь укладывается в теле сваи под воздействием вибрации трубы.
Процесс устройства свай 'СУПЕР-ВИБРЕКС' состоит из пяти этапов.
Первые два этапа устройства свай 'СУПЕР-ВИБРЕКС' аналогичны первым двум этапам устройства свай 'ВИБРЕКС'. Далее следуют:
Этап ? 3 - захват верхней свободной части трубы при помощи зажимного механизма гидравлического кольцевого вибратора, закрепленного на лидере буровой установки. После включения вибратора производится плавный подъем трубы из грунта на высоту до двух метров от ранее достигнутой проектной отметки острия сваи.
Этап ? 4 - верхняя часть трубы закрывается и производится ее повторная добивка при помощи дизельного или гидромолота. В результате возникающей компрессии бетонной смеси формируется уширение основания сваи.
Этап ? 5 - окончательное извлечение трубы при помощи кольцевого вибратора.
Глубина залегания опорного слоя, фиксируемая в журнале изготовления свай, определяется машинистом копровой установки и прорабом по параметрам бойки (количество ударов, отказ).
При устройстве буронабивных свай с дневной поверхности существует возможность установки арматурного каркаса в скважине на определенную проектом отметку при помощи фиксаторов, которые закрепляют каркас на устье скважины.
Заглубление рабочего арматурного каркаса на проектную отметку облегчает дальнейшие работы по механизированной разработке грунта при устройстве котлована и срубке оголовков свай.
Технология 'ВИБРЕКС' ('СУПЕР-ВИБРЕКС') имеет существенные преимущества по сравнению с традиционными железобетонными забивными сваями.
· Высокая несущая способность свай - до 300 тонн.
· Позволяет легко выполнять устройство свай в случае существенных изменений глубины залегания опорного слоя.
· Отсутствует необходимость в организации доставки и обеспечении на строительной площадке места для складирования железобетонных свай заводского изготовления.
· В случае устройства свай большой длины отсутствует необходимость стыковки отдельных секций и гарантируется вертикальная установка сваи.
· Качественное формирование бетонного тела сваи за счет вибрации трубы в процессе извлечения.
· Повышение несущей способности сваи по боковой поверхности и острию в слабых грунтах по сравнению с забивными сваями заводского изготовления.
Наибольшая эффективность от применения этой технологии достигается при устройстве свай с высокой несущей способностью для многоэтажного строительства или при устройстве свай на объектах промышленного и транспортного строительства.
Высокая несущая способность и надежность готовых свай, высокая скорость производства работ и оптимальная организация производственного процесса по устройству свайного поля - основные достоинства технологии устройства набивных свай 'ВИБРЕКС' ('СУПЕР-ВИБРЕКС'), которая реализуется на оборудовании фирмы IHC FUNDEX EquipmentR (Нидерланды).
Сваи FUNDEX
Сваи FUNDEX изготавливаются посредством оригинальных специализированных копровых установок вращательно-вдавливающего (извлекающего) действия с производительностью до 20 свай в сутки для одной установки.
Диаметр ствола сваи может быть
Пятой будущей сваи служит 'теряемый' (остающийся затем в грунте) чугунный винтовой наконечник, который выставляется в заданной точке поверхности грунтового основания.
К наконечнику штыковым соединением через тройную гидроизолирующую мягкую прокладку крепится нижний конец штатной буровой толстостенной трубы, верхний конец которой зажат в силовом рабочем органе бурового стола, перемещающегося по направляющей стреле.
Забой для будущей сваи создается путем вращательно-вдавливающего погружения системы 'наконечник-буровая труба' до заданной проектом отметки пяты сваи. В процессе внедрения системы в основание грунт раздвигается в радиальном направлении от оси скважины и одновременно уплотняется. Тем самым обеспечивается более тесный контакт укладываемого бетона с цилиндрической грунтовой поверхностью забоя. Внутри трубы остается свободное воздушное пространство. По достижении наконечником проектной отметки полость проверяется на отсутствие в ней воды.
В сухую полость через открытый верхний конец буровой трубы опускается заранее подготовленный арматурный каркас. Для предотвращения расслоения бетонной смеси, подаваемой в полость трубы, первоначально туда подается порция (
Извлечение буровой трубы из грунта производится путем ее возвратно-поступательного вращения с одновременным приложением к ней постоянного вытягивающего осевого усилия.
По завершении цикла в грунтовом основании пятна будущего строения остается железобетонная сплошная монолитная свая, которая будет готова к восприятию расчетной нагрузки после набора бетоном необходимой прочности.
Преимущества свай FUNDEX:
1. Отказ от свай заводского изготовления и связанных с их использованием операций (доставка, складирование, подъем на копер, стыковка и т.п.)
2. Полное отсутствие динамических воздействий на грунтовый массив основания в процессе изготовления свай, что важно с точки зрения безопасности прилегающих строений, особенно в стесненных условиях застройки.
3. Гораздо более высокая, чем у забивных свай, несущая способность по грунту (за счет уплотнения грунтового массива в процессе изготовления свай).
4.Отсутствие работ по удалению грунта из полости буровой трубы и необходимости его вывоза со стройплощадки.
5. Высокая производительность свайных работ.
6. Оперативный контроль технологических операций в процессе изготовления сваи.
7. Низкий уровень шума работы специализированной копровой установки.
Сваи TUBEX
Сваи TUBEX имеют следующие характерные особенности:
В состав конструкции сваи входят остающиеся в грунтовом основании стальная тонкостенная труба-оболочка ствола сваи и приваренный к ней в нижней части стальной винтовой наконечник.
Для изготовления свай используются специальные малогабаритные установки, позволяющие производить работы в подвальных и других помещениях высотой
Необходимая при этом длина сваи формируется за счет последовательного наращивания пилотной части сваи секциями длиной по
Обычно используются сваи поперечных размеров (наружный диаметр ствола/диаметр наконечника,мм): 220/300, 324/450, 406/560, 457/670.
Возможность использования на более плотных, по сравнению со сваями FUNDEX, грунтовых основаниях и возможность прохождения сквозь старую кирпичную кладку.
Один из наиболее эффективных способов усиления и реконструкции фундаментов существующих старых зданий и сооружений.
Возможность применения инъекционных свай TUBEX с бетонным уширением в нижней части сваи, обладающих повышенной несущей способностью.
Производительность до 30 свай в сутки.
Технология изготовления свай TUBEX состоит в нижеследующем. Стальной винтовой наконечник приваривается к стартовой секции стальной трубы, образуя вместе с последней пилотную часть сваи. Пилотная часть сваи погружается в грунтовое основание за счет одновременного действия вдавливания и завинчивания. Для формирования необходимой длины сваи пилотная часть последовательно наращивается секциями трубы посредством сварных соединений встык. Грунт основания раздвигается равномерно в радиальных направлениях, уплотняясь по всей глубине и способствуя повышению несущей способности сваи по грунту. После заглубления пяты сваи на проектную отметку в верхней части полости сваи вывешивается арматурный каркас и полость трубы заполняется пластичным бетоном.
Отличие инъекционных свай TUBEX состоит в том, что в процессе погружения трубы через специальную трубку, проходящую внутри трубы и заканчивающуюся наружным отверстием в наконечнике, нагнетается водно-цементная смесь, которая во-первых, служит смазкой между наружной поверхностью трубы и окружающим грунтом, облегчая тем самым прохождение сквозь него, и, во-вторых, может сформировать уширенную нижнюю часть сваи заданной высоты.
Преимущества свай TUBEX:
1.Возможность применения на относительно плотных грунтовых основаниях и в пространствах, ограниченных сверху по высоте.
2. Повышенная несущая способность по грунту.
3. Высокая производительность работ.
4. Повышенная коррозионная стойкость в агрессивных средах.
5.Эффективный способ усиления и реконструкции износившихся фундаментов существующих зданий и сооружений.
За рубежом сваи TUBEX, несмотря на их более высокую стоимость, применяются столь же широко, как и сваи FUNDEX, в особенности в области строительства транспортных сооружений и фундаментов внутризаводских надземных трубопроводов.
К сожалению, этот тип свай спросом пока не пользуется.
Сваи VIBREX
Сваи VIBREX применяются в тех случаях, когда по условиям расположения строительных площадок допускается использование ударно-вибрационного способа изготовления свай.
Для изготовления свай используются копровые установки, оборудованные дизельными молотами и специальными вибраторами с кольцевыми обхватами обсадной трубы.
При этом, в зависимости от степени плотности грунтов основания, используются дизель-молоты марок D12, D22, D30 и D36.
Максимально возможная длина сваи -
Технология изготовления сваи состоит в нижеследующем.
В заданной точке грунтовой поверхности свайного основания выставляется плоский круглый стальной теряемый наконечник с кольцевым буртиком, к которому с использованием эластичных герметизирующих прокладок подстыковывается инвентарная обсадная труба. Посредством дизель-молота закрытая снизу обсадная труба погружается на заданную глубину. В сухую полость трубы устанавливается арматурный каркас. Затем полость заполняется пластичным бетоном с заданными по проекту характеристиками, после чего обсадная труба извлекается из массива грунтового основания посредством специального штатного вибратора, воздействие которого способствует формированию весьма качественного ствола сваи.
В случае необходимости могут быть изготовлены сваи Super Vibrex повышенной несущей способности, которая обеспечивается за счет уширенной пяты сваи.
Для формирования уширенной пяты сваи обсадная труба после ее заглубления до проектной отметки и заполнения бетоном приподнимается на
Преимущества свай VIBREX:
1. Отсутствие необходимости иметь сваи заводского изготовления.
2.Высокая несущая способность.
3. Высокая производительность изготовления - до 20 свай в сутки.
4. Отсутствие выемки и необходимости отвозки грунта.
5. Возможность изготовления наклонных свай.
Широко используемые за рубежом сваи VIBREX пока еще не пользуются адекватным спросом в России и, в частности, в Украине, несмотря на их очевидные достоинства.
Буронабивные сваи с использованием электроразрядной технологии
Такой тип свай различного диаметра на протяжении более 15 лет выполняется совместной российско-американской фирмой 'Бэк - Римас'. Разрядно-импульсная технология, применяемая для уплотнения бетонной смеси в забое скважины, позволяет получить высокие показатели прочности бетона ствола сваи и в определенных типах грунтов способствует уплотнению стенок скважины, что в свою очередь влияет на несущую способность буронабивных свай.
Буроинъекционные сваи
Как правило используются для усиления существующих фундаментов зданий при их реконструкции или надстройке. Наиболее распространенный диаметр таких свай - 150-280 мм при длине до 15-20 м. Для устройства таких свай применяются цементные, цементно-песчаные, цементно-бентонитовые растворы. А также для усиления оснований существующих зданий и сооружений в случае возникновения неравномерных аварийных деформаций; для целей надстройки; в качестве превентивного усиления при строительстве вблизи расположенного нового здания; при реконструкции зданий с изменением конструктивной схемы и передаче на фундаменты дополнительных нагрузок.
Технология буроинъекционных свай включает: бурение скважины, заполнение ее раствором, установку арматурного каркаса и опрессовку раствором под давлением 0,2-0,3 МПа.
Бурение скважин выполняется станками вращательного бурения под защитой обсадных труб или глинистого раствора. Опытом таких технологий при усилении фундаментов обладают такие фирмы, как 'Геострой', 'Адепт', 'Буровая компания', 'Подземстройреконструкция', 'Основа', 'Циклон' и др.
Одной из модификаций технологии устройства буроинъекционных свай являются буроинъекционные сваи Franki. Их характерной особенностью является прохождение скважины с использованием оставляемого башмака и защитной трубы, играющей роль арматуры. Цементно-песчаный раствор поступает не только в обсадную трубу, но при увеличении давления подачи раствора обтекает ее с внешней стороны, уплотняя грунт.
Тип буровых свай диаметром от
Выполняются буровыми станками СБУ-100Г, СКБ-4, БСК-2М, СБУ-32Г, ЭБГП, Хилти, Касагранде С6, Соилмек SM400, KLEMM-BAUER.
По конструкции и способу изготовления буроинъекционные сваи подразделяются:
- устраиваемые под защитой бентонитового или глинистого раствора с опрессовкой 02,-0,4 Мпа;
- устраиваемые под защитой обсадных труб с опрессовкой растворов давлением 0,2-0,4 Мпа;
- устраиваемые с использованием переходных буровых шнеков с опрессовкой 02,-04, Мпа;
- устраиваемые путем инъекции раствора в сухие пробуренные скважины.
Буроинъекционные сваи получили самое широкое применение на объектах инженерной реставрации памятников, реконструкции, нового строительства внутриквартальной застройки.
Особенности устройства буроинъекционных свай;
1. Возможность использования отечественной геологической техники.
2. Постановка небольшого количества свай при соблюдении последовательности, определенной ППР, для усиления фундаментов зданий не приводит к их дополнительным осадкам.
3. Габариты оборудования позволяют выполнять работы в подвальных, этажных помещениях, дворах, без остановки эксплуатации и расселения зданий.
4. Обеспечение высоких требований к качеству промывочных и защитных растворов (использование бетонита дорого, использование глино-порошков Никольских заводов, каолиновых глин, не позволяет многократно использовать этот раствор для промывки без регенерации, при применении таких растворов для бурения скважин происходит его расслоение, требуемая плотность, как правило, не обеспечивается).
5. При бурении под защитой глинистого раствора с использованием отечественного оборудования происходит отклонение скважины, как по местоположению, так и по вертикальности (особенно в техногенных и слоях грунта с включением валунов).
6. При бурении под защитой воды требуется вводить специальные добавки, что существенно увеличивает стоимость, необходимо контролировать их дозирование.
7. Качество материалов в сваях, устраиваемых "под глинистым раствором" требует особого внимания ( в расчетах необходимо использовать коэф.СНиП)- мы принимаем на сваи диаметром
8. При устройстве свай большой длины - более
9. Организационные сложности при работе на внутриквартальных площадках: необходимо устраивать зумпфы, регулярно их очищать, вывозить шлам, устраивать место для установки регенерации.
Пример технологической карты на усиление
Технологическая карта на устройство буроинъекционных свай
Технологии усиления фундаментов с использованием
буроинъекционных свай
Закрепление с помощью буроинъекционных свай относятся к методам кардинальной стабилизации грунтовых деформаций. Данный метод создавался в результате длительных исследований условий развития карста на различных участках множества объектов.
С помощью буроинъекционных свай (рис. 1) можно проводить усиление фундаментов, не разрабатывая котлованы и не нарушая естественной структуры грунтов основания, так как применяемое для их устройства оборудование не создает динамических воздействий. Усиление этим способом наиболее целесообразно проводить, если грунты основания реконструируемого здания имеют низкую несущую способность. В этом случае часть нагрузки от фундамента передают на более глубоко расположенные прочные слои грунт.
Рис.1. Технологическая схема изготовления буроинъекционных свай с промывкой скважин бентонитовым раствором
I - бурение скважин шарошечным долотом; II - установка армокаркаса;
III - установка инъекционной трубы и заполнение скважины раствором: IV -установка тампона и опрессовка скважины с забоя; V - опрессовка скважины с устья: 1 - буровой став; 2 - армокаркас; 3 - инъекционная труба; 4 - усиливаемый фундамент, 5 - устьевой лоток; 6 - тампон с сальником; 7 - готовая свая.
Преимущество использования буроинъекционных свай заключается в отсутствии динамических воздействий на грунт и фундамент уже существующего здания. Закрепление грунтов с помощью буроинъекицонных свай - трудоемкий и дорогостоящий метод, однако его эффективность вполне компенсирует данные недостатки. Применение технологии буроинъекционных свай обеспечивает устойчивость фундамента в течение 50 лет, замедляет или практически исключает процесс образования карстовых деформаций.
От обычной цементации технология буроинъекционных свай отличается прежде всего тем, что расположение скважин по прямоугольной сетке с постепенным сближением их шага заменено расположением скважин только над карстовыми образованьями. Такое расположение позволяет значительно снизить количество свай.
Технология устройства буроинъекционных свай включает в себя несколько этапов. На первом этапе проводится бурение скважин в пределах конструкций здания. Скважина выполняется таким диаметром, который позволяет провести установку кондукторов, чей внутренний диаметр больше или равен расчётному диаметру буроинъекционной сваи. Далее проводится заполнение скважины твердеющим (цементным) раствором. Заполнение производится через буровой став или специальную трубу-инъектор от забоя скважины снизу вверх до полного вытеснения глинистого раствора из скважины и появления в ее устье чистого раствора. Непосредственно после заполнения скважины твердеющим раствором в нее устанавливается арматурный каркас. После этого производится опрессовка скважины. Виды и составы твердеющих растворов, применяемых при изготовлении буроинъекционных свай, зависят от условий применения свай и в каждом конкретном случае подбираются специализированной лабораторией.
Таким образом, получается, что установленная буроинъекционная свая одним концом упирается в существующий фундамент, а другим - в твердые грунты.
Дополнительным преимуществом использования буроинъекционных свай для реконструкции фундаментов является сохранение подлинной кладки здания, ее декоративных особенностей, признаков давности (фактуры поверхности), что очень актуально при реконструкции исторических зданий. Все эти детали не могут быть восполнены при возведении новой кладки.
На сегодняшний день строительный рынок представлен достаточно большим количеством компаний, специализирующихся на устройстве различных типов фундаментов, в том числе и свайных. Они предлагают различные технологии выполнения, различное качество и цены свай, и зачастую перед заказчиком стоит нелегкий выбор наиболее рациональной и безопасной технологии и конструкции свай. Этот выбор должен делаться в зависимости от конкретных геологических и гидрогеологических условий, схемы и конструкции возводимого или реконструируемого сооружения, окружающей застройки и ее технического состояния. Существенную помощь в этом выборе должны оказать застройщику специалисты-геотехники на всех стадиях разработки и сопровождения проекта.
Вместе с тем наличие большого количества различных технологий изготовления свай зачастую ставит застройщиков перед сложным выбором, при котором необходимо учитывать большое количество различных факторов: конструкцию возводимого объекта, конкретные инженерно-геологические условия площадки строительства и, конечно, стоимость выполнения работ. Для многих новых технологий еще недостаточна нормативно-техническая база. Отстает и их информационное обеспечение. Застройщики и инвесторы порой не знают достоинств и недостатков той или иной технологии изготовления свай и границ их применимости, зачастую останавливаясь на наиболее дешевых предложениях, которые не всегда обеспечивают надежность фундамента.
Устройство свай с помощью полого герметичного шнека.
Конструкция шнека показана на рис.1.
Сущность технологии заключается в бурении скважины полым шнеком до проектной глубины заложения подошвы сваи. На следующем этапе выполняют небольшой подъем шнековой колонны на 10-
Подача раствора в скважину может быть выполнена несколькими способами:
- периодический долив раствора в шнековую колонну по мере извлечения шнеков на поверхность,
- закачивание насосом под давлением раствора в шнековую колонну в процессе ее подъема через вертлюг и проходной шпиндель бурового станка без разъединения шнеков.
Кроме того, в случае герметизации стыков между шнеками, данный способ позволяет выполнить опрессовку скважины цементным раствором под давлением до 2-3 атм. В этом случае свая 'распускает корни', а все близко расположенные полости и поры в грунтовом массиве заполняются цементом, что многократно повышает несущую способность свай.
только лишь с помощью обсадки или бентонитового раствора.
Существует огромный спектр полых шнеков в диапазоне от 180 до
Уникальным, на наш взгляд, преимуществом является возможность применения
малогабаритного бурового станка типа СБГ в комплекте со шнеками диаметра
Сваи 'Титан'.
Основой технологии является применение специальных полых буровых штанг (рис.2), которые по окончанию бурения не извлекают, а оставляют в скважине для выполнения ими функции армирующего центрально расположенного элемента. Вся 'фишка' технологии заключается в том, что в качестве бурового раствора применяют
цементный раствор. Таким образом, после окончания бурения и отверждения цементного раствора вокруг штанги (армирующего элемента) формируется цементная или цементно-грунтовая оболочка, препятствующая коррозии армирующего элемента (рис.3). В особо ответственных случаях применяют штанги из нержавеющей стали или с антикоррозионным покрытием поверхности. В отличие от традиционных буровых штанг штанги 'Титан' имеют поверхность с резьбовыми ребрами (аналогично арматурной стали с винтовым рифлением), что обеспечивает высокое сцепление армирующего элемента с цементной оболочкой и с окружающим грунтом. Весь процесс устройства свай заключается в бурении скважины. Понятно, что при такой простоте процесса устройства сваи значительным преимуществом технологии является чрезвычайно высокая производительность устройства свай - устройство 10, а иногда 20 свай в смену (в зависимости от длины свай) часто является нормой. К недостаткам следует отнести высокую стоимость импортных штанг, хотя в случае выпуска таких штанг отечественными предприятиями, их стоимость в перспективе будет существенно снижена.
В таблице 1 приведены основные параметры штанг 'Титан'.
Несущая способность свай определяется не только по материалу штанг (табл.1), но и по грунту. Несущая способность свай 'Титан', как всех буровых свай, определяется диаметром свай, длиной свай и сопротивлением грунта по боковой поверхности, поэтому для этого типа свай возможно применение соответствующих расчетных формул СНИП 'Свайные фундаменты'. Практически аналогично несущая способность свай рассчитывается по DIN 4128 'Инъекционные сваи малого диаметра':
где D - диаметр сваи, L - ее длина, Sq - сопротивлением грунта по боковой поверхности, k = 1,5:3,0 - коэффициент запаса.
Для оценки диаметра свай в первом приближении можно применять эмпирические зависимости, разработанные специалистами фирмы ISCHEBECK (Германия), которая является не только лидером, но и патенто держателем данной технологии.
Для различных типов грунта диаметр свай рассчитывается в зависимости от диаметра породоразрушающего инструмента (долота).
D = 2,0 d - для среднего и крупного гравия
D = 1,5 d - для песка и супеси
D = 1,4 d - для суглинки и глины.
Сопротивление грунта предлагается оценивать по таблице 2.
Таблица показывает, что данные сваи успешно работают на выдергивающую нагрузку, что позволяет их использовать в качестве анкеров. К преимуществам свай 'Титан' следует отнести не только простоту их устройства, но и доступность технологического оборудования. Для устройства свай необходим буровой станок, оснащенный верхним или нижним вертлюгом, любой грязевый или цементировочный насос, а также простейший смеситель для приготовления цементного раствора. К недостаткам следует отнести небольшой диаметр свай (до
Сваи, устраиваемы по технологии MINIJET
В предыдущем разделе было показано, что к недостаткам свай 'Титан' относится небольшой диаметр свай. Данный недостаток отсутствует в другой интересной технологии, которая имеет наименование MINIJET, что можно перевести на родной язык, как 'Министруйная технология'.
Переход от технологии устройства свай 'Титан' к технологии MINIJET заключается всего лишь в одном - в повышении давления нагнетания цементного раствора при бурении скважины с величин 1-2 атм. до 250-300 атм. В этом случае диаметр сваи увеличивается с 150-
На фото 2 показан вид сваи, извлеченной из грунта в процессе опытных испытаний. Фотография выполнена на полигоне фирмы 'TECNIWELL' (Италия).
В отличие от предыдущего случая технология MINIJET требует применения насосов высокого давления и полых штанг, воспринимающих внутреннее давление 250-300 атм.
Универсальная технология Junttan
Через модернизации оборудования и освоения новых технологий невозможно выстоять в конкурентной борьбе, поэтому многие ведущие строительные организации стараются больше средств вкладывать в обновление техники. Финский производитель сваебойного и бурового оборудования - фирма Junttan производит не просто буровые, а многофункциональные установки, в которых можно использовать различное навесное оборудование. Эта техника позволяет и забивать сваи, и бурить скважины, но главное то, что она может изготавливать буронабивные сваи разных типов. Установка Junttan PМ-26 - одна из самых последних моделей. Она представляет собой машину, которая имеет до 6-7 видов навесного оборудования для разного типа работ. Навесное оборудование для изготовления буронабивных свай без выемки грунта позволяет вести бурение глухой раскаткой и формировать тело буронабивной сваи под защитой бурильно-инвентарной трубы.
Сваи, изготовленные новым способом, гораздо лучше: один погонный метр обходится при этом дороже, но такая свая заменяет сразу 2-3 простых, так что в пересчете на одну тоннонесущую способность у нее самая низкая себестоимость. При этом одна свая обладает несущей способностью до 400 тонн.
Погружение производится гидравлической установкой с крутящим моментом до 400 kN/m. При этом нет элевации грунта, что позволяет вести работы вблизи существующих зданий без предварительного их усиления, да и чистота на строительной площадке обеспечивается. Бурение идет непрерывно, не происходит налипания грунта на буровую колонну, поэтому не возникают низкочастотные колебания, изменяющие механические свойства грунта. Бурение с вдавливанием идет на всю глубину без остановок и перехватов, что доводит производительность до 6 свай за смену. Диаметр оставляемого в земле наконечника значительно превосходит диаметр трубы, что еще больше увеличивает несущую способность сваи. При выемке трубы знакопеременным вращением и раскатыванием породы происходит уплотнение стенок скважины, а это очень важно для консолидации буронабивной сваи и грунта.
Junttan PМ-26 отличается тем, что эта техника многофункциональная. Она предназначена для использования с различными видами навесного рабочего оборудования:
а) при использовании гидромолота установкой производят работы по погружению железобетонных свай квадратного сечения (в том числе с применением лидирующего бурения), трубчатых свай-оболочек, а также шпунта;
На данный момент рынок гидравлических молотов представлен немецкими, голландскими, английскими и даже российскими производителями, выпускающими оборудование близкое к европейским стандартам. Хотелось бы отметить, что фирма Junttan является лидером в производстве сваебойного оборудования и существует на этом рынке более 30 лет. Качественные показатели работы гидромолотов фирмы Junttan (энергия удара, частота удара и др.) при сравнении с аналогичными конструкциями других фирм практически достигли требуемого заказчиком уровня, но в данный момент в большей степени речь идет о качестве выпускаемой продукции, и его соответствия ценовым предложениям. Более чем тридцатилетний опыт фирмы в производстве молотов является существенным преимуществом, что доказывает практическое использование молотов фирмы Junttan даже в тех странах, которые производят аналогичное оборудование.
б) при использовании с установкой оборудования ротор вращения с бур-штангой и стол-колыхателем установкой производят работы по производству буронабивных свай по способу с извлечением грунта из обсадной трубы;
в) при использовании с установкой ротора вращения с непрерывным шнеком установкой производят буронабивные сваи по способу в полом шнеке СФА;
г) при поставке с установкой ротора вращения и трубой с 'теряемым наконечником' установкой производят работы по производству буронабивных свай по способу винтового задавливания трубы с 'теряемым наконечником'.
Преимущество в сотрудничестве с фирмой Junttan еще и в том, что установку не обязательно приобретать сразу с полным комплектом навесного оборудования. Сначала можно заказать необходимый минимум для производства конкретного вида свай определенного диаметра, а когда появится проект для свай другого диаметра - сделать дополнительный заказ. То же касается и навесного оборудования. Возможность приобретать все по мере необходимости позволяет не тратить лишних денег.
Эту установку можно использовать не только при жилищном строительстве, но и при возведении гидротехнических сооружений, при строительстве различных береговых и мостовых укреплений - там, где нужно на небольшой площади обеспечить большую несущую способность свай. Сейчас эта установка успешно используется на строительстве крупных объектов Петербурга и Ленинградской области, где она нашла достойное применение благодаря высокой эффективности при забуривании скважин в неоднородных, резко меняющихся грунтах.
Базовая машина PM 26-40 S (2005 год выпуска). Двигатель буровой установки Cummins QSX 15 мощностью 403 кВт позволяет беспрепятственно работать с большими диаметрами столбов буронабивных свай. Она предназначена для использования с различными видами навесного рабочего оборудования.
Навесное оборудование: Комплект оборудования для устройства буронабивных свай под защитой обсадных труб с выемкой грунта (Kelly).
Характеристики изготовляемой сваи:
- Максимальная глубина -
- Возможные диаметры сваи - 2,0/1,7/1,5/1,2/1,0/0,75 метров
Технология производства:
1. С помощью вращения бурштанги и шнека извлекают грунт под защитой обсадной трубы.
2. С помощью стола-колыхателя погружают секции обсадной трубы до отметки низа столба сваи.
3. По секциям погружают сварные арматурные каркасы до проектной отметки.
4. Устанавливают бетонолитную трубу и подают бетон, с постепенным извлечением обсадных труб.
Экологические и внешние преимущества:
- Отсутствие вибрации, что позволяет работать вблизи зданий.
- Высокая производительность.
- Возможность устройства свай больших диаметров (
- Возможность устройства свай с уширением до
- Импортное оборудование обеспечивает низкий шум при работе
При навесном оборудовании: Буронабивные сваи с теряемым наконечником без выемки грунта ( Displacement ) - комплект оборудования для устройства:
Характеристики изготовляемой сваи:
- глубина буронабивных свай -
- диаметры буронабивных свай - 300-
Технология производства буронабивных свай:
1. Обсадные трубы с предварительно установленными на их нижние концы "теряемыми" винтовыми наконечниками погружают на глубину будущих буронабивных свай.
2. При погружении на трубу с наконечником передается значительный крутящий момент и одновременно вертикальная сила вдавливания.
3. Наконечник вместе с трубой ввинчивается в грунт, раздвигая последний при продвижении.
4. В трубу вставляют арматурный каркас и нагнетают бетонную смесь.
5. Трубы извлекают вращением в противоположную сторону и вертикальной силой тяги тросов, при этом наконечники остаются в грунте, образуя опору формируемых буронабивных свай
5а.Возможен вариант погружения арматурного каркаса при помощи вибропогружателя, после бетонирования скважины.
Экологические и внешние преимущества буронабивных свай:
- Отсутствие шума при производстве буронабивных свай, что особенно важно при работах в жилых зонах.
- Отсутствие вибрации, позволяет работать вблизи зданий.
- Высокая производительность.
- Грунт при уплотнении не выносится на дневную поверхность.
Сваи РИТ
Сущность разрядно-импульсной технологии заключается в том, что скважина, заполненная мелкозернистым бетоном или цементным раствором обрабатывается серией высоковольтных электрических разрядов. При этом возникает электрогидравлический эффект, в результате которого формуется тело сваи или корня анкера, цементируется, уплотняется окружающий грунт. Первоначальный диаметр скважины 130...300 мм в результате обработки расчетной серией разрядов может быть увеличен, в зависимости от энергии, подаваемой в скважину и гидрогеологических условий площадки, более чем в 2 раза. Окружающие грунты уплотняются, снижается пористость в зоне воздействия ударного импульса.
1- ствол сваи после обработки;
2- излучатель энергии;
3- разрядная станция;
4- растворонасос;
5- зона цементного грунта;
6- зона уплотнения грунта;
Динамическое воздействие, возникающее в процессе формования, за пределами зоны обработки незначительно и не оказывает вредного воздействия на усиливаемые конструкции и рядом стоящие здания. Разрядно-импульсная технология экологически безвредна. Данная технология позволяет формовать сваи и анкера различной конфигурации, с уширением в одном или нескольких уровнях.
Изготовленные по этой технологии сваи получили сокращенное наименование - сваи РИТ. Инструкция по использованию разрядно-импульсной технологии при изготовлении свай разработана НИИОСП им. Герсеванова в 1993 году. В 1997 году выпущены "Рекомендации по применению буроинъекционных свай", в которых регламентированы технология устройства и методика расчета свай, изготавливаемых по разрядно-импульсной технологии.
Схема изготовления постоянных и временных грунтовых анкеров с обработкой корня анкера по разрядно-импульсной технологии отрабатывалась при научном сопровождении НИИОСП им. Н.М. Герсеванова. Анкера подобного типа получили наименование "Анкер НИИОСП-97".
Разрядно-импульсная технология "обладает значительным преимуществом по сравнению с традиционными методами в комплексной механизации и автоматизации технологических операций строительных работ" (из заключения НИИМосстроя).
Технология позволяет:
Ø свести к минимуму земляные работы и водопонижение при строительстве нулевого цикла;
Ø производить работы из подвала (высотой не менее
Ø применять легкие малогабаритные станки.
Ø осуществлять проходку в неустойчивых грунтах при оплывании стенок скважины без обсадных труб.
Ø получить наибольшую несущую способность свай и анкеров при минимальных количестве выбуренного грунта и длине сваи или корня анкера.
Область применения:
Широко применяется рязрядно-импульсная технология в следующих областях геотехнического строительства: буронабивные сваи, постоянные и временные грунтовые анкера, нагельное крепление откосов, цементация стен и фундаментов зданий и сооружений, цементация грунтов, глубинное уплотнение песчаных грунтов.
Сваи РИТ успешно применяются:
Ø при изменении архитектурно-планировочных и конструктивных решений существующих зданий (надстройка, увеличение пролетов и нагрузок, увеличение высоты подвального этажа и пр.);
Ø при строительстве подземных гаражей под зданием и в условиях стесненного пространства;
Ø для устройства подпорных стен и приямков, ограждений и укреплений подземных переходов и коллекторов, строительства набережных, и других инженерных сооружений.
Сваи РИТ имеют несущую способность в 2-3 раза выше, а стоимость одной тонны несущей способности в 1,5-2,0 раза меньше, чем у буроинъекционных и буронабивных свай, изготовленных с использованием традиционных технологий.
Высокая несущая способность свай, изготовленных по разрядно-импульсной технологии (сваи РИТ) обусловлена следующими факторами:
Ø расширением ствола сваи;
Ø уплотнением грунта вокруг ствола и под пятой сваи;
Ø частичной цементацией грунта вокруг ствола;
Сопротивление грунта под пятой сваи увеличивается в 1,3...2,0 раза, а на боковой поверхности- в 1,2...1,5 раза.
Один из компонентов электроразрядной технологии -магнитно-импульсная обработка твердеющей смеси существенно повышает прочность и однородность мелкозернистого бетона, качество и надежность сваи.
Расчет несущей способности сваи РИТ выполняется по;
"Рекомендациям по применению буроинъекционных свай" (НИИОСП,1997 г.), разработанным в соответствии с требованиями главы СНиП.2.02.03-85 "Свайные фундаменты. Нормы проектирования", главы СНиП.2.03.01-04 "Бетонные и железобетонные конструкции. Нормы проектирования", и "Рекомендациями по проектированию конструкций из мелкозернистого бетона".
Несущая способность свай РИТ определяется:
Ø расчетом прочности ствола сваи по материалу;
Ø расчетом на основе физико-механических характеристик грунтов конкретной площадки;
Ø по результатам полевых испытаний.
Расчет несущей способности свай по грунту является приближенным и может использоваться только как предварительный. Окончательное значение несущей способности сваи принимается с учетом результатов статических испытаний на строительной площадке. Испытание свай статической нагрузкой является обязательным и проводится в соответствии с ГОСТ 5686-94.
Расчет свай по деформациям выполняется в соответствии с разделом 6 и приложениями 3 и 4 СНиП.2.02.03-85.
Расчет усиления фундаментов существующих зданий с применением свай РИТ производится по "Рекомендациям по применению буроинъекционных свай".
В качестве материала свай РИТ используются различные типы мелкозернистых бетонов, применяемых в зависимости от условий строительства и характера работы свай в конструкции.
Для приготовления мелкозернистых бетонов применяется цемент марки не ниже 400 со сроком схватывания не менее 3 часов, а в качестве инертного заполнителя - песок мелко- и среднезернистый с модулем крупности не более 2,0. Морозостойкость и водонепроницаемость бетона должны соответствовать маркам, установленным проектом, но не ниже морозостойкости Р-75 и водонепроницаемости W4.
Сваи РИТ армируются пространственными армокаркасами в зависимости от вида и величины действующей нагрузки. Арматура должна иметь конструктивные элементы, центрирующие ее в скважине и обеспечивающие требуемую толщину защитного слоя бетона не менее
Наклон свай РИТ к вертикальной оси свыше 20° не рекомендуется.
Расчет свай РИТ в составе подпорной стенки на действие горизонтальной нагрузки особенностей не имеет и должен производиться как для обычных буронабивных свай с диаметром, равным буровому диаметру скважины.
Уже несколько лет сваи РИТ с успехом применяются при реконструкции существующих и строительстве новых зданий и сооружений. Область применения свай РИТ достаточно широка и определяется следующими основными направлениями:
Ø Усиление существующих фундаментов путем передачи на сваи всей или только части нагрузки от сооружения на фундамент;
Ø Устройство свайных фундаментов при новом строительстве в стесненных условиях в непосредственной близости от существующих зданий;
Ø
Устройство ограждающих конструкций, аналогичных стенкам из бурокасательных свай и "стенам в грунте".
Рисунок 1 Рисунок 2 Рисунок 3
Значительно реже применяется схема, приведенная на рисунке 3. Пробуренные вертикально вдоль фундамента сваи воспринимают нагрузку от здания через специально закрепленные в теле фундамента траверсы.
Конструктивные решения устройства свай РИТ при новом строительстве особенностей не имеют.
Отличительной чертой применения свай РИТ в новом строительстве и при усилении существующих фундаментов является возможность получения высокой несущей способности свай при ее минимальных буровом диаметре и длине. Несущая способность свай с буровым диаметром 150-
Применение свай РИТ в ограждающих конструкциях позволяет при минимальной элевации грунта при бурении получить конструкцию, по жесткости и проницаемости практически не уступающую "стене в грунте", способную, кроме того, нести достаточно большую вертикальную нагрузку. Благодаря тому, что грунт вокруг свай сильно уплотняется, а пески к тому же и цементируются, появляется возможность устройства свай на относительно большом расстоянии друг от друга, при этом нет необходимости устраивать забирки в межсвайном пространстве, т.к. в этом случае грунт между свай достаточно устойчив и, к тому же, обладает малой водопроницаемостью.
Сваи в подпорной стенке могут располагаться как в один ряд, так и в несколько рядов при размещении их в шахматном порядке (см. рисунки 4 и 5). Для обеспечения пространственной жесткости стенки из нескольких рядов свай предусматривается устройство обвязочного пояса по верху свай в виде железобетонного ростверка; при большом расстоянии между сваями иногда дополнительно предусматривается устройство на нескольких уровнях свай
Рисунок 4 Рисунок 5
уширений, создаваемых по РИТ-технологии.
Для повышения водонепроницаемости подпорных стен из свай РИТ можно применить цементацию межсвайного пространства, также выполняемую по РИТ-технологии. При этом конструкция приобретает дополнительную жесткость.
Грунтовые анкера и нагели являются относительно новыми для отечественного строительства геотехническими конструкциями. Они особенно эффективны при строительстве в тесной городской застройке, при разработке глубоких котлованов, для укрепления откосов и особенно в качестве элемента "стены в грунте".
При научном сопровождении НИИОСП им. Н.М.Герсеванова была разработана конструкция нового типа анкеров, устраиваемых в грунте с обработкой корня по разрядно-импульсной технологии. Такие анкера получили название "НИИОСП-97".
Несущая способность анкеров НИИОСП-97 в 1.5-2.5 раза превышает этот показатель для анкеров, устраиваемых по традиционным технологиям, в том числе по технологии фирмы "Бауэр". Благодаря возможности создания в строго ограниченной зоне значительного избыточного давления на стенках скважины, технология позволяет отказаться от применения тампонов при проведении инъекции, проведения многоступенчатой технологии зонной цементации, осуществляя при этом строго контролируемый процесс опрессовки и уширения корня анкера в заданных точках.
Особенно эффективным данный тип анкеров оказался при устройстве корня в юрских глинах, которые, как известно, тяжело бурятся, а при применении промывки легко разжижаются и теряют свои механические свойства. РИТ-технология позволяет значительно сократить длину корня анкера и разрушить образовавшийся при бурении на стенках скважины слой слабого грунта за счет значительного даже в плотных глинах увеличения диаметра скважины (в 1,5 и более раз).
В качестве анкерного тяжа применяется, в основном, высокопрочная арматура винтового профиля класса Ат-1000 (Ат-VI) диаметром 25 и
Анкера, изготовленные по технологии РИТ, успешно применялись при строительстве ряда станций московского метрополитена, креплении подпорных стен при строительстве комплексов "Москва-Сити", развязки III-го транспортного кольца с Кутузовским проспектом, а также при строительстве ряда жилых комплексов в г. Москве.
В
Корень грунтового анкера, извлеченного из грунта.
Подпорная стенка набережной из буросекущихся свай, закрепленная грунтовыми анкерами.
Данные виды работ выполняются как по традиционной технологии путем нагнетания под давлением цементного раствора в скважину, так и с применением разрядно-импульсной технологии, когда избыточное давление в скважине создается серией электрических разрядов.
Применение РИТ-технологии особенно эффективно там, где трудно или вообще невозможно установить в скважине тампон для опрессовки ее статическим давлением, либо эта операция сопряжена с большими трудозатратами.
При проведении цементационных работ используются электроразряды с энергией, позволяющей вести эффективное заполнение пустот, трещин и пор в цементируемой среде (кирпичная кладка, бетон и т.п.) без ее разрушения.
Цементация по РИТ-технологии производится до тех пор, пока не будет достигнут "отказ", когда последующая обработка электроразрядами не приводит к дальнейшему поглощению цементационного раствора цементируемой средой.
Качество цементации по РИТ-технологии ничем не уступает традиционной цементации, однако сам процесс становится значительно более контролируемым и менее трудоемким.
Качество цементации проверяется путем контрольной инъекции раствора в цементируемую среду как традиционным способом, так и с использованием РИТ.
Уплотнение грунтов с применением разрядно-импульсной технологии осуществляется путем проведения серии электрических разрядов в скважине, заполненной слабым электролитом, в качестве которого обычно используется водно-цементная суспензия. При этом улучшение физико-механических свойств грунта достигается не только в результате его уплотнения в околоскважинном пространстве, но и за счет его цементации. Кроме того, скважины, заполненные цементным раствором и пересекающие грунтовую толщу под разными углами, образуют с упрочняемым грунтом массив, иногда именуемый как "армогрунт". Такой массив имеет прочностные и деформационные показатели лучшие, чем у отдельно взятого уплотненного грунтового массива.
Данная технология улучшения физико-механических свойств грунта была с успехом применена на строительстве 4 и 5 опор транспортной развязки МКАД с Ярославским шоссе и при усилении основания дома ?6 по Кутузовскому проезду.
Одной из самых главных операций технологического цикла считается контроль качества выполненных работ. При этом, выполняя все требования соответствующих ГОСТов и СНиПов в этой области, широко применяются дополнительные методы предпостроечного обследования объекта и оперативного контроля качества. Для уточнения геолого-гидрологического строения площадки и выявления неучтенных инженерных коммуникаций и пустот в грунте производится георадарное профилирование объекта, по результатам которой корректируется технология изготовления свай и, при необходимости, проект.
В процессе обработки скважины электрическими разрядами в условиях плотной застройки производится измерения сейсмического воздействия на грунт и строительные конструкции и уточняются параметры электрических разрядов.
Во время изготовления свайного поля производится выборочный сейсмоакустический контроль длины свай, контролируется сплошность их сечения.
Ввиду того. что несущая способность свай РИТ во многом определяется величиной и расположением уширений ствола скважины, нами успешно применяется специальный прибор, позволяющий контролировать расход бетона на каждом уровне обработки скважины электрическими разрядами, что позволяет судить о форме скважины и степени уплотнения окружающего грунта.
В особо ответственных случаях перед проведением цементации стен и фундаментов зданий с целью изучения их состояния и выявления наиболее ослабленных участков производится их сейсмоакустическое обследование. Оно повторяется в процессе инъектирования и после твердения инъекционных растворов, что позволяет оконтурить зону цементации и оценить степень повышения прочности кладки.
Сейсмоакустический контроль качества цементации:
Карты изолиний средних скоростей продольных волн по нормальным лучам в плоскости стены, укрепляемой цементацией.
A - по результатам первого измерения, проведенного через сутки после инъектирования.
B - по результатам второго измерения, проведенного через 7 суток после инъектирования.
| Copyright © polibud | tbk-pbs@ukr.net |