Adv-fabrika.ru

Ремонт и Дизайн
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Методы устройства набивных свай

Глава VIII. СВАЙНЫЕ РАБОТЫ И УСТРОЙСТВО ЗАГЛУБЛЕННЫХ В ГРУНТ СООРУЖЕНИЙ

Набивные сваи устраивают на месте их проектного положения путем укладки (набивания) в полости (скважины), образуемые в грунте, бетонной смеси или песка (грунта). Сваи часто делают с уширенной нижней частью — пятой. Уширение получают путем разбуривания грунта специальными бурами, распирания грунта усиленным трамбованием бетонной смеси в нижней части скважины или путем взрывания заряда взрывчатого вещества.

В зависимости от способов создания в грунте полости и методов укладки и уплотнения материала набивки сваи подразделяют на буронабивные, пневмонабивные, вибротрамбованные и частотрамбованные.

Устройство буронабивных бетонных и железобетонных свай. Характерной особенностью технологии устройства буронабивных свай являются предварительное бурение скважин до заданной отметки и последующее формирование ствола сваи.

В зависимости от грунтовых условий буронабивные сваи устраивают одним из следующих трех способов: без крепления стенок скважин (сухой способ), с применением глинистого раствора для предотвращения обрушения стенок скважин, с креплением скважин обсадными трубами.

Сухой способ () применим в устойчивых грунтах, которые могут держать стенки скважины (просадочные и глинистые твердой, полутвердой и тугопластичной консистенции). Технология устройства таких свай состоит в следующем. Методами вращательного бурения (шнековая колонна или ковшовый бур) в грунте разбуривают скважину необходимого диаметра и на заданную глубину. После достижения забоем скважины проектной отметки в необходимых случаях нижнюю часть скважины расширяют с помощью специальных расширителей, закрепленных на буровой штанге и входящих в комплект бурового станка. Принцип работы расширителя следующий: давление, передаваемое через штангу, раскрывает шарнирную систему ножей расширителя; при вращении штанги ножи срезают грунт, попадающий в бадью, расположенную под расширителем. За 4—5 операций срезывания и извлечения грунта образуется уширенная полость диаметром до 1,6 м.

После приемки скважины в установленном порядке при необходимости в ней монтируют арматурный каркас и бетонируют методом вертикально перемещающейся трубы (ВПТ). Применяемые в строительстве бетонолитные трубы, как правило, состоят из отдельных секций и имеют стыки, позволяющие быстро и надежно соединять трубы. В приемную воронку бетонную смесь подают непосредственно из автобетоносмесителя или с помощью специального загрузочного бункера. По мере укладки бетонной смеси бетонолитную трубу извлекают из скважины. Уплотняют бетонную смесь в скважине с помощью вибраторов, укрепленных на приемной воронке бетонолитной трубы. По окончании бетонирования скважины голову сваи формуют в специальном инвентарном кондукторе и в зимнее время защищают утеплителем. Чаще всего по этой технологии изготовляют буронабивные сваи ‘диаметром 400, 500, 600, 1000 и 1200 мм и длиной до 30 м.

Глинистый раствор для удержания стенок скважин от обрушения применяют при устройстве буронабивных свай ( VIII. 17) в неустойчивых обводненных грунтах. В этом случае скважины бурят вращательным способом. Однако при проходке по скальным включениям и прослойкам используют сменные рабочие органы ударного типа (грейферы, долота). Глинистый раствор поступает в скважину по пустотелой буровой штанге. За счет гидростатического давления, оказываемого этим раствором, плотность которого 1,2. 1,3 г/см3, устраивают сваи без обсадных труб. Глинистый раствор готовят на месте производства работ преимущественно из бентонитовых глин, и по мере бурения его нагнетают в скважину. Поднимаясь по скважине вдоль ее стенок, глиняный раствор попадает в зумпф откуда возвращается насосом в буровую штангу для дальнейшей циркуляции. Затем в скважину устанавливают арматурный каркас. Бетонную смесь подают с помощью вибробункера с бетонолитной трубой, которую опускают в скважину. Вибрируемая бетонная смесь, поступая в скважину, вытесняет глинистый раствор. По мере заполнения скважины бетонной смесью бетоновод извлекают.

Рассмотренный метод крепления стенок скважин является наиболее простым. Однако он недостаточно надежен и весьма трудоемок при производстве работ зимой.

Устройство буронабивных свай с креплением стенок скважин обсадными трубами () возможно в любых геологических и гидрогеологических условиях. Обсадные трубы можно оставлять в грунте или извлекать из скважин в процессе изготовления свай (инвентарные трубы). Секции обсадных труб, как правило, соединяют стыками специальной конструкции или с помощью сварки. Погружают обсадные трубы в процессе бурения скважины гидродомкратами, а также посредством забивки трубы в грунт или вибропогружением. Бурят скважины вращательным или ударным способом специальными установками.

При ударном бурении обсадная труба погружается в груш по мере разработки скважины. При этом отдельные секции обсадных труб наращивают по мере необходимости.

При вращательном способе бурения вначале пробуривают лидерную скважину на длину секции обсадной трубы, после чего в скважину погружают обсадную трубу. Затем бурят следующий участок скважины, после чего наращивают и погружают в скважину очередную секцию обсадной трубы. Эти операции повторяют до окончания бурения скважины на проектную отметку.

После зачистки забоя и установки в скважине арматурного каркаса скважину бетонируют методом ВПТ. По мере заполнения скважины бетонной смесью инвентарную обсадную трубу извлекают. При этом специальная система домкратов, смонтированных на установке, сообщает обсадной трубе возвратно-поступательное и полувращательное движение, дополнительно уплотняя бетонную смесь. По окончании бетонирования скважины голову сваи формуют в специальном инвентарном кондукторе.

Для устройства уширений в основаниях свай, как правило, применяют взрывной способ. Для этого () в пробуренной скважине устанавливают обсадную трубу так, чтобы ее нижний конец не доходил до дна скважины на 1,2. 1,5 м, т. е был за пределами действия камуфлетного взрыва. В обсадную трубу опускают на дно скважины заряд взрывчатки расчетной массы и выводят проводники от детонатора к подрывной машине. Трубу заполняют бетонной смесью и производят взрыв. Энергия взрыва уплотняет грунт и создает сферическую полость, которая немедленно заполняется бетонной смесью из обсадной трубы. Окончательно заполняют скважину описанным выше способом.

В СССР буронабивные сваи изготовляют диаметром 880. 1200 мм, длиной до 35 м. Для устройства буронабивных свай используют литую бетонную смесь с осадкой конуса 16. 20 см.

Пневмонабивные сваи применяют при устройстве свайных фундаментов в грунтах с большим притоком воды, затрудняющим сооружение буронабивных свай. В этом случае бетонную смесь укладывают в полость обсадной трубы при постоянном повышенном давлении воздуха (0,25. 0,3 МПа), который подается от компрессора через ресивер. Бетонную смесь подают небольшими порциями через специальное устройство — шлюзовую камеру, действующую по принципу пневмонагнетательных установок, применяемых для транспортирования бетонной смеси. Шлюзовые камеры состоят из двух отрезков труб, соединенных фланцами, которые имеют верхние и нижние отверстия, закрываемые клапана-,ми. При подаче смеси через воронку в верхнюю камеру закрыт ее нижний клапан; после подачи порции верхний клапан верхней камеры закрывается, а нижний открывается и т. д. Армируют пневмонабивные сваи путем погружения стержней арматуры в свежий бетон.

Вибротрамбованные сваи () используют в сухих связных грунтах, в которых можно укладывать бетонную смесь в открытую скважину глубиной 4. 6 м.

Такие сваи устраивают следующим образом.В грунт с помощью вибропогружателя, подвешенного к экскаватору, погружают стальную обсадную трубу, имеющую на конце съемный железобетонный башмак.

После погружения трубы вибропогружатель снимают и внутреннюю полость трубы заполняют на 0,8. 1 м бетонной смесью. С помощью трамбующей штанги, подвешенной к вибропогружателю, смесь трамбуют, в результате чего она вместе с башмаком вдавливается в грунт, образуя при этом уширенную пяту. Заполнив бетонной смесью обсадную трубу, ее извлекают из грунта экскаватора при работающем вибропогружателе. После извлечения трубы устанавливают арматурный каркас для связи головы сваи с железобетонным ростверком.

Частотрамбованные сваи устраивают путем забивки обсадных труб, опирающихся на металлический (обычно чугунный) нако нечник. Затем в полости, образованной обсадной трубой, устраивают армированную (или неармнрованную) сваю, уплотня тонную смесь с помощью ударов паровоздушного молота двойного действия, передающихся через трубу.

Частотрамбованные сваи () устраивают с помощью специально оборудованного копра в такой последовательности.

На нижний конец обсадной трубы насаживают металлический башмак со смоляным канатом, чтобы исключить проникание в трубу воды. Под действием ударов молота обсадная труба погружается до проектной отметки. Погружаясь, труба раздвигает частицы грунта и уплотняет его. Затем молот поднимают и в полость трубы опускают арматурный каркас (если сваи армируются). Из вибробадьи с помощью каната через воронку подают в полость обсадной трубы бетонную смесь с осадкой конуса 8. 10 см.

Параллельно с укладкой смеси извлекают (вытягивают) обсадную трубу из грунта, причем металлический башмак остается у основания сваи. В это время молот двойного действия, вновь соединенный с обсадной трубой, уплотняет бетонную смесь. При этом сила его погружающего удара в 2 раза меньше выдергивающих усилий, передаваемых на обсадную трубу. При ударах молота, направленных вверх, труба должна извлекаться на 4. 5 см из грунта, а при ударах, направленных вниз,— погружаться на 2. 3 см. Удары, направленные вниз, наряду с вибрационным воздействием трубы значительно уплотняют бетонную смесь, впрессовывая ее в стенки скважины, что в свою очередь дополнительно уплотняет грунт.

Песчаные (грунтовые) набивные и грунтобетонные сваи применяют для уплотнения слабых грунтов. В этих случаях используют самоходные стреловые краны со специальными приспособлениями в виде стальной обсадной трубы с коническим четырехлопастиым раскрывающимся наконечником. Трубу заполняют песком (грунтом) и с помощью вибропогружателя погружают на проектную глубину (). Когда труба движется вверх, кольцо, открывающее лепестки наконечника, спадает и остается в грунте, а песок (сухой грунт) заполняет скважину. Песок уплотняют за счет вибрации от погружателя или трамбовками с помощью легкого копра. Таким способом выполняют набивку скважин на глубину до 7 м.

В последние годы стали устраивать грунтобетонные сваи, для чего применяют бурильно-крановые машины с пустотелой буровой штангой, имеющей на конце смесительный бур с режущими и перемешивающими лопастями. Через штанги нагнетают раство-ронасосом водоцементную суспензию, изготовляемую в раство-росмесителе. Смесительный бур при обратном вращении и извлечении послойно уплотняет грунт, насыщенный водоцементной эмульсией. В результате образуется грунтобетонная свая, изготовленная на месте без выемки грунта.

Методы устройства набивных свай

Набивные сваи делятся по способу устройства скважин, технологии возведения и по виду используемого материала.

По технологии возведения набивные сваи подразделяют на набивные, бетонные, пневмонабивные, частотрамбованные, вибронабивные, буронабивные, набивные с уширением (пятой), набивные песчаные или грунтовые (рисунок 3). По материалу: бетонные, железобетонные, песко- и грунтобетонные, песчаные, грунтовые и комбинированные.

Проходку скважины осуществляют с помощью бурильно-крановых, вибропродавливающих, вдавливающих машин и машин ударного действия.

1 – цилиндрическая; 2 – с уширением; 3 – с уширением по стволу; 4 – коническая; 5 – с камуфлетным расширением; 6 – корневидная

Рисунок 3 – Виды набивных свай

Пневмонабивные сваи применяют при большом притоке грунтовых вод. Их устраивают с помощью специальной обсадной трубы, оборудованной шлюзовым аппаратом, верхним и нижним клапанами. Подавая в освобожденную от грунта обсадную трубу сжатый воздух давлением до 0,4 МПа, из нее удаляют воду, а затем через шлюзовой аппарат скважину заполняют бетонной смесью. Далее операции повторяют при одновременном извлечении обсадной трубы и снижения давления.

Буронабивные сваи устраивают путем заполнения бетоном (осадка конуса 18 см) методом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ) скважин, пробуренных без обсадной трубы. Буронабивные сваи изготавливают диаметром 600-1200 мм, глубиной до 30 м и применяют их при больших сосредоточенных нагрузках.

Для бутобетонных свай материал (бетон, камень) подают совмещенным или раздельным способом. Вначале укладывают бетонную смесь слоем 30-35 см, затем слой камня высотой до 25 см и производят уплотнения бетона. Подают бетонную смесь через инвентарную загрузочную воронку.

При возведении железобетонных свай после подготовки скважины устанавливают арматурный каркас, затем его бетонируют.

К буронабивным относят и грунтобетонные сваи. Для их устройства пробуривают лидирующие скважины с извлечением грунта, затем в скважины подают необходимый объем песка, цемента, химических добавок и разбуривают до проектного диаметра, одновременно измельчая грунт и перемешивая компоненты грунтобетонной смеси. Уплотняют смесь путем обратного вращения бура.

При устройстве буронабивных свай применяют установки вращательного, ударно-канатного и грейферного бурения, а также шнековые буровые установки и находят применение оборудования зарубежных фирм «Касагранде» (Италия), «Беното» (Франция), «Като» (Япония) с использованием обсадных труб, извлекаемых из скважины в процессе бетонирования.

Сваи могут бетонироваться без обсадной трубы: в открытой скважине («сухой способ») и с заполнением скважины напорной водой или глинистым раствором («мокрый способ»), а также с обсадной трубой: с извлечением и без извлечения грунта.

Частотрамбованные сваи образуются в результате забивки обсадной трубы диаметром до 600 мм с металлическим башмаком, установки арматурного каркаса и укладки высокоподвижной бетонной смеси, с одновременным подъемом обсадной трубы и возвратно-поступательными ударами молота.

Песчаные и грунтовые сваи устраивают обычно в целях укрепления слабых грунтов. При изготовлении песчаных свай пользуются вибронабивным способом, для чего обсадную трубу с закрытым наконечником погружают и заполняют песком. При подъеме трубы кольцо наконечника трубы спадает, и песок заполняет скважину.

Способы устройства набивных свай


Устройство набивных свай

Вибронабивные сваи изготовляют посредством опускания в грунт обсадной трубы с помощью бурового оборудования или ударным способом, а также с помощью вибропогружателя. Вибронабивные сваи могут быть изготовлены без уширения в основании и с уширенной пятой. Для сваи без уширенного основания погружают трубу ударным способом, при этом на ее нижний конец надевают конический башмак. После погружения обсадную трубу частями наполняют пластинчатой бетонной смесью и уплотняют вибропогружателем. В процессе уплотнения труба извлекается из скважины.

Для вибронабивных свай с уширенной пятой вначале готовится скважина на длину секции обсадной трубы. Для получения уширенной пяты в обсадную трубу погружают пластичную бетонную смесь и для уширения в основании несколько приподнимают ее с одновременным уплотнением бетонной смеси вибротрамбовкой. После устройства расширения трамбовку извлекают и трубу заполняют бетонной смесью, уплотняя вибропогружателем. Верхнюю часть вибронабивных свай армируют каркасом.

Трамбованные сваи устраивают с применением обсадной трубы со стальным башмаком на конце. В погруженную ударным способом обсадную трубу вставляют арматурный каркас и до половины заполняют ее бетонной смесью. Уплотненную ударами по трубе бетонную смесь извлекают, а стальной башмак остается под основанием сваи. Извлечение трубы из скважины производится тем же молотом, которым погружали ее в грунт. Молот для этого отрегулирован таким способом, что он автоматически обеспечивает извлечение трубы при подъеме на 4 . 5 см, а при падении вниз вновь вгоняет ее в скважину на 2 . 2,5 см. Этот процесс автоматического трамбования бетонной смеси продолжается до полного извлечения трубы из грунта.

Сваи с камуфлетной пятой изготовляют для увеличения их несущей способности. Такого типа сваи делаются как полностью из монолитного бетона, так и комбинированными.

Для изготовления монолитной сваи с камуфлетной пятой вначале бурят скважину, в которую опускают обсадную трубу. На дно скважины помещают взрывчатое вещество с детонатором. На взрывчатое вещество укладывают слой литой бетонной смеси. Перед взрывом трубу несколько приподнимают на высоту 1,2 . 1,8 м над зарядом и производят взрыв, который образует в грунте камуфлетную полость с уплотненными стенками из грунтовой оболочки. Созданную взрывом полость заполняют бетонной смесью, которая после вибрирования образует камуфлетную пяту. Далее обсадную трубу заполняют бетонной смесью, уплотняют и извлекают из грунта.

Читать еще:  Устройство четырехскатной крыши

Принцип изготовления камуфлетной пяты для комбинированных набивных свай тот же, что и для монолитных свай, только после заполнения обсадной трубы бетонной смесью на камуфлетную пяту в скважину вставляют заранее заготовленную сваю с плоским концом.

Производство свайных работ в зимнее время. Работы по устройству свайных фундаментов в зимнее время необходимо организовать так, чтобы площадка для погружения свай была подготовлена до начала промерзания грунта. Следует одновременно выполнить необходимые земляные работы, открыть и разобрать подлежащие ликвидации подземные сооружения, препятствующие забивке свай, засыпать разрытые места качественным грунтом с надлежащим уплотнением, подготовить места для складирования свай и сборных элементов подземной части здания.

До наступления морозов площадка в зоне производства свайных работ должна быть тщательно спланирована. В противном случае перекосы самоходной копровой установки на неровностях грунта вызовут неточную забивку свай. Чтобы уменьшить глубину промерзания, дно котлована желательно засыпать слоем снега толщиной 70 . 80 см. По мере производства работ снег удаляют бульдозером.

Технология устройства набивных свай

Набивные сваи устраивают на месте их проектного положения путем укладки (набивания) бетонной смеси или песка (грунта) в полости (скважины), образуемые в грунте. Сваи часто делают с уширенной нижней частью — пятой. Уширение получают путем разбуривания грунта специальными бурами, распирания грунта усиленным трамбованием бетонной смеси в нижней части скважины или взрывания заряда взрывчатого вещества.

В зависимости от способов создания в грунте полости и методов укладки и уплотнения материала набивки сваи подразделяют на буронабивные, пневмонабивные, вибротрамбованные, частотрам-бованные, песчаные и грунтобетонные.

Буронабивные сваи

Характерной особенностью технологии, устройства буронабивных свай является предварительное бурение скважин до заданной отметки и последующее формирование ствола сваи.

В зависимости от грунтовых условий буронабивные сваи устраивают одним из следующих трех способов: без крепления стенок скважин (сухой способ), с применением глинистого раствора для предотвращения обрушения стенок скважины, с креплением скважин обсадными трубами.

Сухой способ применим в устойчивых грунтах (про-садочные и глинистые твердой, полутвердой и тугопластичной консистенции), которые могут держать стенки скважины. Технология устройства таких свай состоит в следующем. Методами вращательного бурения (шнековая колонна или ковшовый бур) в грунте разбуривают скважину необходимого диаметра и на заданную глубину. По достижении проектной отметки в необходимых случаях нижнюю часть скважины расширяют с помощью специальных расширителей, закрепленных на буровой штанге и входящих вкомплект бурового станка. Принцип работы расширителя следующий: давление, передаваемое через штангу, раскрывает шарнирную систему ножей расширителя, при вращении штанги ножи срезают грунт, попадающий в бадью, расположенную под расширителем. За 4. 5 операций срезывания и извлечения фунта образуется уширенная полость диаметром до 1,6 м. После приемки скважины в установленном порядке при необходимости в ней монтируют арматурный каркас и бетонируют методом вертикально перемещающейся трубы.

Применяемые в строительстве бетонолитные трубы, как правило, состоят из отдельных секций и имеют стыки, позволяющие быстро и надежно соединять трубы. В приемную воронку бетонную смесь подают непосредственно из автосмесителя или с помощью специального загрузочного бункера. По мере укладки бетонной смеси бетонолитную трубу извлекают из скважины. В скважине бетонную смесь уплотняют с помощью вибраторов, укрепленных на приемной воронке бетонолитной трубы. По окончании бетонирования скважины голову сваи формуют в специальном инвентарном кондукторе и в зимнее время защищают утеплителем. По этой технологии чаще всего изготовляют буронабивные сваи диаметром 400, 500, 600, 1000 и 1200 мм и длиной до 30 м.

Глинистый раствор для удержания стенок скважин от обрушения применяют при устройстве буронабивных свай в неустойчивых обводненных фунтах. В этом случае скважины бурят вращательным способом. Однако при проходке по скальным включениям и прослойкам используют сменные рабочие органы ударного типа (фейферы, долота). В скважину глинистый раствор поступает по пустотелой буровой штанге. За счет гидростатического давления,оказываемого этим раствором, плотность которого 1,2. 1,3 г/см3, устраивают сваи без обсадных труб. Глинистый раствор готовят на месте производства работ преимущественно из бентонитовых глин, и по мере бурения его нагнетают в скважину. Поднимаясь по скважине вдоль ее стенок, глиняный раствор попадает в зумпф, откуда возвращается насосом в буровую штангу для дальнейшей циркуляции. Затем в скважину устанавливают арматурный каркас. Бетонную смесь подают с помощью вибробункера с бетонолитной трубой, которую опускают в скважину. Вибрируемая бетонная смесь, поступая в скважину, вытесняет глинистый раствор. По мере заполнения скважины бетонной смесью бетоновод извлекают.

Устройство буронабивных свай с креплением стенок скважин обсадными трубами возможно в любых геологических и гидрогеологических условиях. Обсадные трубы можно оставлять в грунте или извлекать из скважин в процессе изготовления свай (инвентарные трубы). Секции обсадных труб, как правило, соединяют стыками специальной конструкции или с помощью сварки. Погружают обсадные трубы в процессе бурения скважины гидродомкратами, а также посредством забивки трубы в грунт или вибропогружением. Бурят скважины специальными установками вращательным или ударным способом.

После зачистки забоя и установки в скважине арматурного каркаса скважину бетонируют методом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ). По мере заполнения скважины бетонной смесью инвентарную обсадную трубу извлекают. При этом специальная система домкратов, смонтированных на установке, сообщает обсадной трубе возвратно-поступательное и полувращательное движение, дополнительно уплотняя бетонную смесь. По окончании бетонирования скважины голову сваи формуют в специальном инвентарном кондукторе.

Для устройства уширений в основаниях свай, как правило, применяют взрывной способ. Для этого (рис. 6.13) в пробуренной скважине устанавливают обсадную трубу так, чтобы ее нижний конец не доходил до дна скважины на 1,2. 1,5 м, т. е. был за пределами действия ка-муфлетного взрыва. В обсадную трубу опускают на дно скважины заряд взрывчатки расчетной массы и выводят проводники от детонатора к подрывной машине. Трубу заполняют бетонной смесью и производят взрыв. Энергия взрыва уплотняет грунт и создает сферическую полость, которая немедленно заполняется бетонной смесью из обсадной трубы. Окончательно заполняют скважину описанным выше способом.

В нашей стране буронабивные сваи изготовляют диаметром 880. 1200 мм, длиной до 35 м. Для устройства буронабивных свай используют литую бетонную смесь с осадкой конуса 16. 20 см.

Пневмотрамбованные сваи

Сваи применяют при устройствефундаментов с большим притоком воды, затрудняющим сооружение буронабивных свай. В этом случае бетонную смесь укладываютв полость обсадной трубы при постоянном повышенном давлениивоздуха (0,25. 0,3 МПа), который подается от компрессора черезресивер. Бетонную смесь подают небольшими порциями черезспециальное устройство — шлюзовую камеру, действующую попринципу пневмонагнетательных установок, применяемых длятранспортирования бетонной смеси. Шлюзовые камеры состоят издвух отрезков труб, соединенных фланцами, которые имеют верхниеи нижние отверстия, закрываемые клапанами. Подачу смеси черезворонку в верхнюю камеру осуществляют при закрытом нижнемклапане, после подачи порции верхний клапан верхней камерызакрывается, а нижний — открывается и т. д.

Вибротрамбованные сваи

Сваи используют в сухих связныхгрунтах, в которых можно укладывать бетонную смесь в открытуюскважину глубиной 4. 6 м. Такие сваи устраивают следующимобразом. В грунт с помощью вибропогружателя, подвешенного к экскаватору, погружают стальную обсадную трубу, имеющую на конце съемный железобетонный башмак.

После погружения трубы вибропогружатель снимают и внутреннюю полость трубы заполняют на 0,8. 1 м бетонной смесью. С помощью трамбующей штанги, подвешенной к вибропогружателю,смесь трамбуют, в результате чего она вместе с башмаком вдавливается в грунт, образуя при этом уширенную пяту. Заполнив бетонной смесью обсадную трубу, ее извлекают из грунта с помощью экскаватора при работающем вибропогружателе.

Частотрамбованные сваи

Сваи устраивают путем забивки обсадных труб, опирающихся на металлический (обычно чугунный) наконечник. Затем в полости, образованной обсадной трубой, устраивают армированную (или неармированную) сваю, уплотняя бетонную смесь с помощью ударов паровоздушного молота двойного действия, передающихся через трубу.

Частотрамбованные сваи устраивают с помощью специально оборудованного копра в такой последовательности. На копер лебедкой поднимают паровоздушный молот двойного действия и обсадную трубу, которая в верхней части имеет оголовок. На нижний конец обсадной трубы насаживают металлический башмак со смоляным канатом, чтобы исключить проникновение в трубу воды. Под действием удара молота обсадную трубу погружают до проектной отметки. Погружаясь, труба раздвигает частицы грунта и уплотняет его. Затем молот, поднимают, а в полость трубы опускают арматурный каркас (если сваи армируются). Из вибробадьи через воронку подают в полость обсадной трубы бетонную смесь с осадкой конуса 8. 10 см.

Параллельно с укладкой смеси извлекают (вытягивают) обсадную трубу из грунта, причем металлический башмак остается в основании сваи. В это время молот двойного действия, вновь соединенный с обсадной трубой, уплотняет бетонную смесь. При этом сила его погружающего удара в два раза меньшевыдергивающих усилий, передаваемых на обсадную трубу. При ударах молота, направленных вверх, труба должна извлекаться на 4. 5 см из грунта, а при ударах, направленных вниз — погружаться на 2. 3 см. Удары, направленные вниз, наряду с вибрационным воздействием трубы значительно уплотняют бетонную смесь, впрессовывая ее в стенки скважины, что, в свою очередь, также уплотняет грунт.

Песчаные и грунтобетонные сваи

Данный тип свай применяют для уплотнения слабых грунтов. В этом случае используют специальные приспособления в виде стальной обсадной трубы с коническим четырехлопастнымраскрывающимся наконечником. Трубу заполняют песком (грунтом) и с помощью вибропогружателя погружают на проектную глубину. При движении трубы кольцо, открывающее лепестки наконечника, спадает и остается в фунте, а песок (сухой фунт) заполняет скважину. Песок уплотняют за счет вибрации от пофужателя или трамбовками с помощью легкого копра. Таким способом выполняют набивку скважин на глубину до 7 м.

В последние годы стали устраивать фунтобетонные сваи, для чего применяют бурильно-крановые машины с пустотелой буровой штангой, имеющей на конце смесительный бур с режущими и перемешивающими лопастями. Через штанги нагнетают растворонасосом водоцементную суспензию, изготовляемую в растворосмесителе. Смесительный бур при обратном вращении и извлечении послойно уплотняет фунт, насыщенный водоцементной эмульсией. В результате образуется фунтобетонная свая, изготовленная на месте без выемки фунта.

Методы устройства набивных свай

Набивные сваи изготовляются непосредственно на строительной площадке без сотрясения грунта и в естественных условиях, что особенно важно при про­изводстве работ вблизи или внутри существующих зданий и сооружений. В грунте устраиваются скважины или подобные полости с последующим их заполнением бетонной смесью (с армированием или без него) или сыпучим грунтом (песком или песчано-гравийной смесью) — грунтовая (песчаная) свая. Диаметр набив­ных свай 0,4—2 м и длина до 50 м. Несущая способность достигает 600 т на одну сваю.

Широкое применение получили буронабивные сваи, сваи в пробитых скважи­нах и вытрамбованных котлованах (рис. 5.1).

При устройстве буронабивных свай бурение в водонасыщенных и неоднородных глинистых грунтах текучей консистенции с прослойками песка и супесей требу­ет крепления стенок скважин обсадными трубами. Российский инженер А.Э. Стра­ус в 1899 г. изобрел набивные бетонные сваи, изготовляемые в буровой скважине путем трамбования небольших порций бетонной смеси при одновременном подъеме обсадной трубы. Был найден эффективный для того периода способ из­готовления бетонных свай.

Проходка обводненных скважин в неустойчивых грунтах может выполняться и без обсадных труб под защитой глинистого бурового раствора без промывки. Глинистый раствор благодаря значительной плотности оказывает на стенки сква­жин гидростатическое давление, которое удерживает грунт от обрушения. Кро­ме того, циркулирующий раствор выносит на поверхность выбуренный грунт и охлаждает буровой рабочий орган. Бетонирование свай под глинистым раство­ром производят подводным способом.

Рис. 5.1. Устройство набивных свай: ас уширенной пятой в плотных грунтах:

I — бурение скважины; II — опускание заряда ВВ; III — заполнение скважины бетонной
смесью литой консистенции; IV— образование уширенной полости взрывом заряда ВВ;

V — установка инвентарной опалубки и бетонолитной трубы с бункером; VI — установка

арматуры; VIIзаполнение бетонолитной трубы и бункера бетонной смесью;

VIII — извлечение бетонолитной трубы с одновременным вибрированием; IX — установка

арматурного каркаса в головной части сваи; X— готовая свая; б— в вытрамбованных

котлованах с башмаком-уширителем: I — вытрамбовывание котлована и втрамбовывание

щебня для образования нижнего уширения; II — установка на дно котлована башмака-уширителя и его добивка; III — втрамбовывание щебня отдельными порциями для образо­вания верхнего уширения; вв фундаменте с микросваями: I — установка на точку;

II — погружение штампа микросвай; IIIсовместное погружение штампа микросвай
и штампа ростверка; IV— извлечение штампа микросвай; V — извлечение штампа

ростверка; VI — бетонирование скважины; 1 — стрела с забивным механизмом; 2 — базовая машина; 3 — штамп ростверка; 4 — штамп микросваи

Для увеличения несущей способности набивных свай их изготовляют с уши­ренным основанием. При неустойчивых грунтах его не делают. Существуют сле­дующие способы получения уширения: трамбование, разбуривание и камуфлетный взрыв. Размеры уширения определяют приближенно по объему втрамбо­ванного бетона.

Состав работ при устройстве буронабивных свай в плотных грунтах:

— установка буровой машины на ось скважины;

— бурение скважины до проектной отметки уширения с периодическим подъ­емом и очисткой

— замена бурового органа (шнека, ковша и др.) на расширитель скважины;

— бурение уширенной части скважины;

— зачистка и контроль качества скважины;

— погружение в готовую скважину арматурного каркаса;

Технология изготовления свай в пробитых скважинахзаключается в следующем. Сначала в грунт забивается обсадная труба, имеющая в верхней части специаль­ный оголовок, а в нижней части плоский башмак, который после погружения трубы оставляется в скважине. Контроль окончания погружения трубы, кроме прямого промера, осуществляется по отказу за один удар. При необходимости армирования сваи в полость трубы устанавливается пространственный арматур­ный каркас, который должен иметь не менее 6 продольных стержней. После загружения бетонной смесью труба постепенно извлекается. Уплотнение уложен­ной бетонной смеси производится путем вертикальных колебаний обсадной тру­бы с помощью вибратора, закрепленного в нижней ее части. Сваи в пробитых скважинах в результате уплотнения около свайного грунта имеют большую несу­щую способность, чем сваи, изготовленные в пробуренных скважинах.

Набивные сваи можно формовать с использованием пневмопробойников, особенно в стесненных условиях строительства. В отличие от бурильных устано­вок для них не требуются свободные площади и подъездные пути. Пневмопробойником сначала пробивают вертикальную скважину. Затем его извлекают и заполняют скважину полусухой бетонной смесью. При повторной проходке пневмопробойника смесь уплотняется и вдавливается в стенки скважины, обеспечи­вая сцепление с грунтом. При этом грунт уплотняется, что улучшает работу сваи. Операции повторяют до получения сваи нужного размера. Диаметр сваи может достигать 300 мм, глубина 3-60 м.

Сваи в вытрамбованных котлованах(глубиной до 4,5 м) выполняются аналогич­но сваям в пробитых скважинах с помощью специального оборудования, в том числе штампонабивные фундаменты с микросваями. Такие фундаменты пред­ставляют собой монолитные конструкции, состоящие из заглубленных, выштампованных в грунте, ростверков и нескольких микросвай (2—6) в интенсивно уп­лотненном грунтовом ядре.

Читать еще:  Внешняя отделка дома из пеноблоков какая лучше?

Выштамповка скважин осуществляется специальным составным лидером, который навешивается на копре для погружения свай, снабженном трубчатым дизель-молотом. Стенки выштампованных скважин имеют качественную повер­хность и достаточно высокую прочность для бетонирования фундаментов без устройства опалубки.

|следующая лекция ==>
Методы устройства набивных свай|Устройство ростверков и безрастверковых свайных фундаментов

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Методы и технологии бетонирования

Технология строительного производства: Учебник для вузов

Методы устройства набивных свай

Набивные сваи устраивают на месте их проектного положения путем укладки (набивания) в полости (скважины), образуемые в грунте, бетонной смеси или песка (грунта). Сваи часто делают с уширенной нижней частью в пятой. Уширение получают путем разбуривания грунта специальными бурами, распирания грунта усиленным трамбованием бетонной смеси в нижней части скважины или путем взрывания заряда взрывчатого вещества.

В зависимости от способов создания в грунте полости и методов укладки и уплотнения материала набивки сваи подразделяют на буронабивные, пневмонабивные, вибротрамбованные и частотрамбованные.

Устройство буронабивных бетонных и железобетонных свай. Характерной особенностью технологии устройства буронабивных свай являются предварительное бурение скважин до заданной отметки и последующее формирование ствола сваи.

В зависимости от грунтовых условий буронабивные сваи устраивают одним из следующих трех способов: без крепления стенок скважин (сухой способ), с применением глинистого раствора для предотвращения обрушения стенок скважин, с креплением скважин обсадными трубами.

Сухой способ (рис. VIII. 16) применим в устойчивых грунтах, которые могут держать стенки скважины (просадочные и глинистые твердой, полутвердой и тугопластичной консистенции). Технология устройства таких свай состоит в следующем. Методами вращательного бурения (шнековая колонна или ковшовый бур) в грунте разбуривают скважину необходимого диаметра и на заданную глубину. После достижения забоем скважины проектной отметки в необходимых случаях нижнюю часть скважины расширяют с помощью специальных расширителей, закрепленных на буровой штанге и входящих в комплект бурового станка. Принцип работы расширителя следующий: давление, передаваемое через штангу, раскрывает шарнирную систему ножей расширителя; при вращении штанги ножи срезают грунт, попадающий в бадью, расположенную под расширителем. За 4в5 операций срезывания и извлечения грунта образуется уширенная полость диаметром до 1,6 м. После приемки скважины в установленном порядке при необходимости в ней монтируют арматурный каркас и бетонируют методом вертикально перемещающейся трубы (ВПТ). Применяемые в строительстве бетонолитные трубы, как правило, состоят из отдельных секций и имеют стыки, позволяющие быстро и надежно соединять трубы. В приемную воронку бетонную смесь подают непосредственно из автобетоносмесителя или с помощью специального загрузочного бункера. По мере укладки бетонной смеси бетонолитную трубу извлекают из скважины. Уплотняют бетонную смесь в скважине с помощью вибраторов, укрепленных на приемной воронке бетонолитной трубы. По окончании бетонирования скважины голову сваи формуют в специальном инвентарном кондукторе и в зимнее время защищают утеплителем.

Чаще всего по этой технологии изготовляют буронабивные сваи диаметром 400, 500, 600, 1000 и 1200 мм и длиной до 30 м.

Методы устройства набивных свай

Набивные сваи устраивают на месте их будущего положения путем заполнения скважины (полости) бетонной смесью или песком. В настоящее время применяют большое количество вариантов решения таких свай. Их основные преимущества:

— возможность изготовления любой длины;

— отсутствие значительных динамических воздействий при устрой­стве свай;

— применимость в стесненных условиях;

— применимость при усилении существующих фундаментов.

Набивные сваи изготовляют бетонными, железобетонными и грунтовыми, причем имеется возможность устройства свай с уширенной пятой. Способ устройства свай прост — в предварительно пробуренные скважины подается для заполнения бетонная смесь или грунты, в основном песчаные.

Применяют следующие разновидности набивных свай:

— сваи А.Э. Страуса,

— песчаные и грунтобетонные.

Длина свай достигает 20. 30 м при диаметре 50. 150 см. Сваи, изготовляемые с применением установок фирм Като, Беното, Либхер могут иметь диаметр до 3,5 м, глубину до 60 м, несущую способность до 500 т.

Буронабивные сваи. Характерной особенностью устройства буронабивных свай является предварительное бурение скважин до заданной глубины.

Самими первыми в нашей стране, на основе которых применяются все существующие разновидности буронабивных свай, являются сваи А.Э. Страуса, которые были предложены в 1899 г. Изготовление свай включает следующие операции:

— опускание в скважину обсадной трубы;

— извлечение из скважины осыпавшегося грунта;

— заполнение скважины бетоном отдельными порциями;

— трамбование бетона этими порциями;

— постепенное извлечение обсадной трубы.

В пробуренную до проектной отметки (5. 12 м) скважину осторожно опускают трубу диаметром 25. 40 см и далее загружают бетонной смесью. После заполнения скважины на глубину около 1 м бетонную смесь трамбуют и медленно поднимают вверх обсадную трубу до тех пор, пока высота смеси в трубе не уменьшится до 0,3. 0,4 м. Снова загружается бетонная смесь и процесс повторяется. Учитывая, что диаметр скважины больше диаметра обсадной трубы и поверхность пробуренного грунта оказывается неровной, шероховатой, при наполнении бетонной смесью обсадной трубы, ее подъеме и уплотнении смеси, бетон заполнит весь свободный объем, включая и зазор между стенками скважины и обсадной трубой. Часть бетона и цементного молока проникнет в грунт, повысив его прочность.

Недостатки способа — невозможность контролировать плотность и монолитность бетона по всей высоте сваи, возможность размыва не-схватившейся бетонной смеси грунтовыми водами.

Армирование свай производят только в верхней части, где на глубину 1,5. 2,0 м в свежеуложенный бетон устанавливают металлические стержни для их последующей связи с ростверком.

В зависимости от грунтовых условий буронабивные сваи устраивают одним из следующих способов:

— сухим способом (без крепления стенок скважин),

— с применением глинистого раствора (для предотвращения обрушения стенок скважины)

— с креплением скважины обсадной трубой

Сухой способ применим в устойчивых грунтах (просадочные и глинистые твердой полутвердой и тугопластичной консистенции), которые могут держать стенки скважины. Скважина необходимого диаметра разбуривается методом вращательного бурения в грунте на заданную глубину. После приемки скважины в установленном порядке при необходимости в ней монтируют арматурный каркас и бетонируют методом вертикально перемещающейся трубы.

Сухим способом по рассмотренной технологии изготовляют буронабивные сваи диаметром от 400 до 1200 мм, длина свай достигает 30 м.

Применение глинистого раствора. Устройство буронабивных свай в слабых водонасыщенных грунтах требует повышенных трудозатрат, что обусловлено необходимостью крепления стенок скважины для предохранения их от обрушения. В таких неустойчивых грунтах для предотвращения обрушения стенок скважин применяют насыщенный глинистый раствор бентонитовых глин плотностью 1,15. 1,3 г/см 3 , который оказывает гидростатическое давление на стенки, хорошо временно скрепляет отдельные грунты, особенно обводненные и неустойчивые, при этом хорошо удерживает стенки скважин от обрушения. Этому же способствует образование на стенках скважины глинистой корки вследствие проникновения раствора в грунт

Скважины бурят вращательным способом. Глинистый раствор готовят на месте выполнения работ и по мере бурения подают в скважину по пустотелой буровой штанге под давлением. По мере бурения находящийся под гидростатическим давлением раствор от места забуривания, встречая сопротивление грунта, начинает подниматься вверх вдоль стенок скважины, вынося разрушенные бурами грунты, и выходя на поверхность, попадает в отстойник-зумпф, откуда снова насосом подается в скважину для дальнейшей циркуляции.

Глинистый раствор, находящийся в скважине под давлением, цементирует грунт стенок, тем самым препятствуя проникновению воды, что позволяет исключить применение обсадных труб. После завершения проходки скважины в нее при необходимости устанавливается арматурный каркас, бетонная смесь из вибробункера по бетонолитной трубе попадает на дно скважины, поднимаясь вверх, бетонная смесь вытесняет глинистый раствор. По мере заполнения скважины бетонной смесью производят подъем бетоновода.

Крепление скважин обсадными трубами. Устройство свай этим методом возможно в любых гидрогеологических условиях; обсадные трубы могут быть оставлены в скважине или извлечены из нее в процессе изготовления сваи. Обсадные трубы соединяют между собой при помощи замков специальной конструкции (если это инвентарные трубы) или на сварке. Пробуривают скважины вращательным или ударным способом. Погружение обсадных труб в грунт в процессе бурения скважины осуществляют гидродомкратами.

После зачистки забоя и установки арматурного каркаса скважину бетонируют методом вертикально перемещаемой трубы. По мере заполнения скважины бетонной смесью могут производить извлечение и инвентарной обсадной трубы. Специальная система домкратов, смонтированных на установке, сообщает трубе возвратно-поступательное движение, за счет чего бетонная смесь дополнительно уплотняется. По завершении бетонирования скважины осуществляют формирование головы сваи.

Буронабивные сваи с уширенной пятой. Диаметр таких свай 0,6. 2,0 м, длина 14. 50 м. Существуют три способа устройства уширений свай. Первый способ — распирание грунта усиленным трамбованием бетонной смеси в нижней части скважины, когда невозможно оценить качество работ, форму (какой стала пята уширения), насколько бетон перемешался с грунтом и какова его несущая способность.

При втором способе скважину пробуривают станком, имеющим на буровой колонке специальное устройство в виде раскрывающегося ножа, для образования уширения скважины диаметром до 3 м. Нож раскрывается гидравлическим механизмом, управляемым с поверхности земли. После завершения бурения скважины на проектную глубину буровую колонку с уширителем извлекают, в скважину устанавливают арматурный каркас. ‘Бетонирование ведут методом вертикально перемещающейся трубы, ко­гда одновременно в трубу подают бетонную смесь и поднимают ее.

Взрывной способ устройства уширений. В пробуренную скважину устанавливают обсадную трубу. На дно скважины опускают заряд взрывчатого вещества расчетной массы и выводят провода от детонатора к взрывной машинке, находящейся на поверхности. Скважину заполняют бетонной смесью на 1,5. 2,0 м, поднимают на 0,5 м обсадную трубу и производят взрыв. Энергия взрыва уплотняет грунт и создает сферическую полость, которая заполняется бетонной смесью из обсадной трубы. После этого порциями и с необходимым уплотнением заполняют обсадную трубу бетонной смесью доверху.

Трубобетонные сваи. Принципиальное отличие метода в том, что обсадная труба длиной до 40. 50 м имеет в нижней части жестко закрепленный башмак. После достижения дна скважины труба остается там, не извлекается, а заполняется бетонной смесью.

Подводное бетонирование применяют для предохранения бетонной смеси от размыва при высоком уровне малоподвижных грунтовых вод. Бетонную смесь подают в обсадную трубу не по лотку, а под давлением по трубопроводу, погруженному до самого низа скважины. Благодаря давлению смесь выдавливается из трубы, заполняет снизу пространство скважины и начинает подниматься вверх, оттесняя наверх и находящуюся в скважине воду. В процессе заполнения бетонной смесью скважины необходимо следить, чтобы бетонолитная труба поднималась с одной скоростью с обсадной трубой, низ трубы постоянно был ниже верха уложенной бетонной смеси на 30. 40 см. После полного заполнения скважины верхний слой бетонной смеси толщиной 10. 20 см, находившийся в контакте с водой, срезают.

Пневмотрамбованные сваи. Сваи применяют при устройстве фундаментов в насыщенных водой грунтах с большим коэффициентом фильтрации. В этом случае бетонную смесь укладывают в полость обсадной трубы при постоянном повышенном давлении воздуха (0,25. 0,3 МПа), который подается от компрессора через ресивер, служащий для сглаживания колебаний давления. Бетонную смесь подают небольшими порциями через специальное устройство — шлюзовую камеру, действующую по принципу пневмонагнетательных установок, применяемых для транспортирования бетонной смеси. Шлюзовая камера закрывается специальными клапанами. Подача бетонной смеси в камеру осуществляется при закрытом нижнем клапане и открытом верхнем; при заполнении камеры смесью верхний клапан закрывается, нижний, наоборот, открывается, смесь выжимается в скважину.

Набивные сваи любого типа следует бетонировать без перерывов. При расположении свай одна от другой менее чем на 1,5 м их выполняют через одну, чтобы не повредить только что забетонированные. Пропущенные скважины бетонируют при второй проходке бетонолитной установки, после набора ранее забетонированными сваями достаточной прочности и несущей способности. Такая последовательность работ предусматривает предохранение как готовых скважин, так и све-жезабетонированных свай от повреждения.

Буронабивные сваи обладают рядом недостатков, которые сдерживают их более широкое применение. К таким недостаткам можно отнести небольшую удельную несущую способность, высокую трудоемкость буровых работ, необходимость крепления скважин в неустойчивых грунтах, сложность бетонирования свай в водонасыщенных грунтах и трудность контроля качества выполненных работ.

Грунтобетонные сваи. Нашли применение грунтобетонные сваи, которые устраивают с помощью бурильных установок с пустотелой буровой штангой, имеющей на конце смесительный бур со специальными режущими и одновременно перемешивающими смесь лопастями. После пробуривания скважины в слабых песчаных грунтах до нужной отметки в пустотелую штангу под давлением из растворосмесительной установки подают водоцементную суспензию (раствор). Буровая штанга медленно при обратном вращении начинает подниматься вверх, грунт насыщается цементным раствором и дополнительно уплотняется буром. В результате получается цементно-песчаная свая, изготовленная на месте без выемки грунта.

Бурозавинчивающиеся сваи. Нередко котлованы под заглубленные сооружения приходится устраивать вблизи существующих зданий. Забивка свай и шпунта может привести к их деформациям из-за возникающих динамических воздействий. При устройстве буронабивных свай, где погружение обсадной трубы происходит с опережающей выборкой грунта из полости трубы, возможна утечка грунтового массива из-под рядом стоящих фундаментов, что также может привести к деформациям существующих строений.

Сущность метода в том, что металлическая труба не забивается в фунт, а завинчивается. На трубу в заводских условиях навивается узкий шнек из арматуры диаметром 10. 16 мм с шагом 200. 500 мм. В зависимости от грунтовых условий труба может быть оснащена заглушкой с рыхлителями, глухими или теряемыми, позволяющими при необходимости не допустить воду в тело трубы. При завинчивании трубы окружающий грунт частично уплотняется, около 15. 25% его выдавливается наружу.

Если труба в нижней части глухая, то после завинчивания до проектной отметки в нее вставляется арматурный каркас и она заполняется бетонной смесью. Для труб с теряемым наконечником в нее вставляется арматурный каркас, труба заполняется бетоном, в процессе схватывания бетона труба вывинчивается, в грунте остается башмак, на который опирается железобетонная буронабивная свая. При особо плотных грунтах возможно предварительное пробуривание скважины на несколько меньшую глубину (до 1 м) и диаметр скважины должен быть меньше диаметра трубы. Диаметр завинчиваемых труб 300. 500 мм, длина от 4 до 20 м. Важно, что технология позволяет выполнять работы вблизи существующих зданий при высоте в 5 этажей на расстоянии около 40 см, при большей высоте — около 70 см.

Устройство набивных свай

Набивные сваи изготавливают непосредственно на площадке в проектном положении методом устройства скважин и заполнения их бетонной смесью или другими материалами.

Первоначально устраивались набивные бетонные трамбованные сваи (сваи Страуса) в результате бурения скважин и укладки бетонной смеси с трамбованием. На этой основе разработаны и применяются следующие виды набивных свай.

Читать еще:  Котельная своими руками из пеноблоков

Вибротрамбованные сваи (рис.5) устраивают в сухих связных грунтах. В грунт погружают обсадную трубу с башмаком, которая предохраняет ее внутреннюю полость от попадания грунта. Загружают порцию бетонной смеси и трамбуют ее с помощью трамбующей штанги, подвешенной к вибропогружателю; при трамбовании образуется уширенная пята сваи. Укладывают и трамбуют последующие слои. Извлекают обсадную трубу при работающем вибропогружателе и устанавливают арматурный каркас для связи с ростверком.


Рис.5. Технологическая схема устройства вибротрамбованных свай

а — устройство скважины; б, г — укладка бетонной смеси; в — уплотнение бетонной смеси; д — окончание бетонирования.

Конические сваи в выштампованном ложе (рис.6) получают в процессе образования конической скважины после забивки лидера, заполнения скважины бетонной смесью (Б) или щебнем (Щ), повторного выштамповывания конической скважины, установки арматурного каркаса и бетонирования сваи.


Рис.6. Технологическая схема устройства набивных конических свай в выштампованном ложе

а — образование конической скважины; б — заполнение скважины жесткой бетонной смесью или щебнем; в — выштамповывание конической скважины повторным погружением лидера; г — установка арматурного каркаса и бетонирование сваи; 1 — базовая машина; 2 — мачта; 3 — падающий груз; 4 — конический лидер; 5 — гидравлическое устройство для извлечения лидера; 6 — гидроцилиндр; 7 — коническая скважина; 8 — жесткая бетонная смесь или щебень; 9 — бетонная смесь, втрамбованная в стенки скважины; 10 — вибратор; 11 — арматурный каркас.

Частотрамбованные сваи (рис.7) образуются в результате забивки обсадной трубы с металлическим башмаком, установки арматурного каркаса и укладки высокоподвижной бетонной смеси с одновременными возвратно-поступательными ударами молота, чтобы обсадная труба при каждом цикле ударов поднималась на 4. 5 см, затем опускалась на 2. 3 см и таким образом уплотняла бетонную смесь. Далее обсадную трубу извлекают.


Рис.7. Технологическая схема устройства частотрамбованных свай

а — устройство скважины; б — установка арматурного каркаса; в — укладка бетонной смеси; г — извлечение обсадной трубы; д — нижняя часть обсадной трубы с теряемым башмаком.

Пневмонабивные сваи устраивают в обводненных грунтах, для чего после бурения скважины устанавливают арматурный каркас, сжатым воздухом вытесняют грунтовую воду, порциями укладывают бетонную смесь методом пневматического бетонирования с одновременным подъемом обсадной трубы, в которой постоянно поддерживается повышенное давление воздуха (0,2. 0,3 МПа).

Песчаные и грунтовые сваи устраивают обычно в целях укрепления слабых грунтов (рис.8, а). При изготовлении песчаных свай пользуются вибронабивным способом, для чего обсадную трубу с закрытым наконечником погружают и заполняют песком. При подъеме трубы с вибрированием кольцо с наконечника трубы спадает (рис.8, б), и песок заполняет скважину.


Рис.8. Схемы устройства грунтовых свай

а — устройство грунтопесчаных свай; б — раскрытие наконечника; в — изготовление грунтобетонных свай.

Если устроить скважину (рис.8, в) бурением, а затем подать в нее водоцементную суспензию, то при обратном движении бура грунт перемешивается, насыщается водоцементной суспензией, затвердевает. Такие грунтобетонные сваи распространены в Европе из-за достаточной прочности и низкой себестоимости. Варианты применения грунтовых свай приведены на рис.9.


Рис.9. Варианты использования грунтовых свай в качестве

а — укрепления оснований фундаментов; б — защиты коммуникаций от грунтовых вод; в — защиты от обрушения грунта; г — шпунтового ограждения.

Буронабивные сваи наиболее широко распространены из-за экономичности и высокой несущей способности. Сваи могут бетонироваться без обсадной трубы: в открытой скважине («сухой» способ) или с заполнением скважины глинистым раствором; а также с обсадной трубой.

Скважина устраивается вытрамбовыванием, вращательным или ударным бурением.

Основное отличие машин для устройства скважин — способ извлечения грунта из скважины (рис.10). При выштамповывании скважины с помощью пробойника-лидера или обсадной трубы грунт не извлекается. Шнековый бур поднимает грунт наверх благодаря вращению винтового шнека. В случае применения ковшовых и грейферных буров грунт поднимается в закрытых буровых снарядах.


Рис.10. Способы устройства скважин с применением

а — забиваемого лидера; б — шнекового бура; в — грейферного бура; г — ковшового бура.

С извлечением грунта скважины диаметром до 2 м могут выбуриваться на глубину 40 м. Для бурения тяжелых пород на большую глубину можно применять трубовкручивающие установки.

Сухой способ устройства буронабивных свай без обсадной трубы можно применить в устойчивых грунтах по следующей технологической схеме (рис.11, а): I — бурение скважины; // — удаление кондуктора; ///- установка арматурного каркаса; IV- установка бункера; V — укладка бетонной смеси с уплотнением вибратором, установленным на бетонолитной трубе; VI — снятие бункера; VII — бетонирование оголовка сваи.


Рис.11. Технологическая схема устройства буронабивных свай «сухим способом» (а) и под глинистым раствором (б)

1 — скважина; 2 — буровой агрегат; 3 — насосная установка; 4 — глиносмеситель; 5 — отстойник; 6 — уширитель; 7 — кондуктор; 8 — арматурный каркас; 9 — контейнер для пульпы; 10 — бетонолитная труба; 11 — клапан; 12 — рукав бетоновода; 13, 14 — оголовок и тело сваи.

Бетонолитная труба извлекается из скважины по мере укладки бетонной смеси.

При устройстве свай без обсадных труб в неустойчивых обводненных грунтах в скважину после бурения закачивается раствор бентонитовой глины, который, циркулируя по скважине, выносит разрушенный буром грунт и укрепляет стенки скважины. По трубе (способом подводного бетонирования) в скважину подают бетонную смесь и одновременно поднимают трубу. Соприкасаясь с глинистым раствором цемент из смеси не вымывается, и бетон после этого не теряет своей проектной прочности. Работы ведутся по следующей технологической схеме (рис.11, б): VIII — устройство скважины; IX- уширение площади опирания сваи; Х- установка арматурного каркаса; XI- установка бетонолитной трубы и бункера; XII — укладка бетонной смеси- XIII — формирование оголовка сваи.

Устройство буронабивных свай в обсадной трубе с извлечением грунта (рис.12) можно осуществлять в любых условиях, поэтому такая технология доминирует в передовых зарубежных строительных фирмах.


Рис.12. Технологическая схема устройства буронабивных свай в обсадной трубе с извлечением грунта

а — монтаж секций трубы; б — погружение и наращивание трубы; в — разгрузка грунта; г — установка арматурного каркаса и укладка бетонной смеси; д — извлечение трубы; е — демонтаж секций трубы; М — момент вращения; F — усилие.

Сначала с помощью лебедки и погружателя устанавливают и погружают две секции обсадной трубы, используя момент вращения и продольное усилие погружателя; затем поочередно устанавливают и погружают все секции трубы. С помощью бурового снаряда извлекают грунт из обсадной трубы, периодически опорожняя от грунта защитный кожух; устанавливают арматуру и каркас и производят бетонирование. Используя момент вращения и извлекающее продольное усилие погружателя, извлекают обсадную трубу собственной лебедкой. Секции обсадной трубы демонтируют.

Уширение площади опирания сваи на грунт можно осуществить: специальными уширителями, втрамбовыванием бетонной смеси в дно скважины и камуфляжным взрывом заряда ВВ.

6.4 Виды и способы устройства набивных свай

Набивные сваи устраивают на месте проектного положения путем укладки (набивания) бетонной смеси или песка (грунта) в полости (скважины), образуемые в грунте. Сваи часто делают с уширенной нижней частью – пятой, которую получают путем разбуривания грунта специальными бурами, распирания грунта усиленным трамбованием бетонной смеси в нижней части скважины или взрывания заряда взрывчатого вещества.

В зависимости от способов создания в грунте полости и методов укладки и уплотнения материала набивки сваи подразделяют на буронабивные, пневмонабивные, вибротрамбованные, частотрамбованные, песчаные и грунтобетонные.

Буронабивные сваи. Характерной особенностью технологии устройства буронабивных свай является предварительное бурение скважин до заданной отметки и последующее формирование ствола сваи.

В зависимости от грунтовых условий буронабивные сваи устраивают одним из следующих трех способов: без крепления стенок скважин (сухой способ), с применением глинистого раствора для предотвращения обрушения стенок скважины, с креплением скважин обсадными трубами.

Сухой способ (рис. 4.1) применим в устойчивых грунтах (просадочные и глинистые твердой, полутвердой и тугопластичной консистенции). По достижении проектной отметки при необходимости нижнюю часть скважины расширяют с помощью специальных расширителей. Принцип работы расширителя следующий: давление, передаваемое через штангу, раскрывает шарнирную систему ножей расширителя; при вращении штанги ножи срезают грунт, попадающий в бадью, расположенную под расширителем.

Глинистый раствор, для удержания стенок скважин от обрушения,

применяют при устройстве буронабивных свай в неустойчивых обводненных грунтах, при этом скважины бурят вращательным способом.

Устройство буронабивных свай с креплением стенок скважин обсадными трубами (рис. 4.2) возможно в любых геологических и гидрогеологических условиях. Секции обсадных труб соединяют стыками специальной конструкции или с помощью сварки и погружают в процессе бурения скважины гидродомкратами, а также посредством забивки в грунт или вибропогружением. После зачистки забоя и установки в скважине арматурного каркаса скважину бетонируют методом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ). Для устройства уширений в основаниях свай применяют взрывной способ. Для этого в пробуренной скважине устанавливают обсадную трубу так, чтобы ее нижний конец был за преде лами действия камуфлетного взрыва. В нее на дно скважины опускают заряд взрывчатки расчетной массы и выводят проводники от детонатора к подрывной машине. Трубу заполняют бетонной смесью и взрывают. Энергия взрыва уплотняет грунт и создает сферическую полость, заполняющуюся бетонной смесью из обсадной трубы. Окончательно заполняют скважину описанным выше способом.

Рис. 4.1. Технологическая схема устройства буронабивных свай сухим способом:

а – бурение скважины; б – устройство уширенной полости; в – установка арматурного каркаса; г – установка бетонолитной трубы с вибробункером; д – заполнение вибробункера бетонной смесью; е – бетонирование скважины методом ВПТ;

ж – утепление оголовка сваи в зимних условиях; 1 – шнековая бурильная установка;

2 – расширитель; 3 – кран грузоподъемностью 10-12 т.; 4 – бетонолитная труба;

5 – загрузочный бункер

Рис. 4.2. Технологическая схема устройства буронабивных свай с применением обсадных труб:

а – монтаж ротора и забуривание скважины с одновременным погружением обсадной трубы; б – проходка скважины; в – зачистка забоя скважины; г – установка арматурного каркаса; д – заполнение скважины бетонной смесью, извлечение обсадной трубы;

е – формование головы сваи в инвентарном кондукторе

В нашей стране буронабивные сваи изготовляют диаметром 880-1200 мм, длиной до 35 м. Для устройства буронабивных свай используют литую бетонную смесь с осадкой конуса 16-20 см.

Частотрамбованные сваи. Сваи устраивают путем забивки обсадных труб, опирающихся на металлический наконечник. Частотрамбованные сваи устраивают специально оборудованным копром. На копер лебедкой поднимают паровоздушный молот двойного действия и обсадную трубу. На нижний конец обсадной трубы насаживают металлический башмак со смоляным канатом. Под действием удара молота ее погружают до проектной отметки. Затем молот поднимают, а в полость трубы опускают арматурный каркас (если сваи армируются). Из вибробадьи через воронку подают в полость обсадной трубы бетонную смесь с осадкой конуса 8-10 см. Параллельно с укладкой смеси извлекают обсадную трубу из грунта, причем металлический башмак остается в основании сваи. В это время молот двойного действия, вновь соединенный с обсадной трубой, уплотняет бетонную смесь. При этом сила его погружающего удара в два раза меньше выдергивающих усилий, передаваемых на обсадную трубу. При ударах молота, направленных вверх, труба должна извлекаться на 4-5 см из грунта, а при ударах, направленных вниз, – погружаться на 2-3 см.

Пневмотрамбованные сваи. Сваи применяют при устройстве фундаментов с большим притоком воды. В этом случае бетонную смесь укладывают в полость обсадной трубы при постоянном повышенном давлении воздуха (0,25-0,3 МПа), который подается от компрессора через ресивер.

Вибротрамбованные сваи. Сваи используют в сухих связных грунтах, в которых можно укладывать бетонную смесь в открытую скважину глубиной

4-6 м. Такие сваи устраивают следующим образом (рис. 4.3). В грунт с помощью вибропогружателя, подвешенного к экскаватору, погружают стальную обсадную трубу, имеющую на конце съемный железобетонный башмак.

Песчаные и грунтобетонные сваи. Данные свай применяют для уплотнения слабых грунтов. В этом случае используют специальные приспособления в виде стальной обсадной трубы с коническим четырехлопастным раскрывающимся наконечником. Трубу заполняют песком (грунтом) и с помощью вибропогружателя погружают на проектную глубину. В последние годы стали устраивать грунтобетонные сваи, для чего применяют бурильно-крановые машины с пустотелой

Рис. 4.3. Технологическая схема устройства вибротрамбованных свай:

а – образование скважины; б – укладка первой порции бетонной смеси; в – уплотнение бетонной смеси трамбующей штангой, жестко соединенной с вибропогружателем;

г – укладка и уплотнение последующих слоев бетонной смеси; д – извлечение обсадной трубы и установка арматурного каркаса в голове сваи

буровой штангой, имеющей на конце смесительный бур с режущими и перемешивающими лопастями.

Литература: [1,c.116-139; 3,c.164-195; 4,c.55-65; 12]

Контрольные вопросы

1. Назначение, виды и состав свайных работ.

2. Мероприятия по подготовке к производству свайных работ.

3. Методы и средства погружения заранее подготовленных свай и шпунтов.

4. Виды и способы устройства набивных свай.

Задания и тесты ответов

1. Определить заложение откосов при разработке котлована глубиной 2,5 м. в грунте — суглинке.

Используя методику изложенную в п. 4.2, данные СНиП [15, табл. 1] находим величину заложения откосов котлована

2. Определить заложение откосов при разработке котлована глубиной 2 м и 4 м в грунте — супесь.

3. Назовите виды забоев при разработке грунта эксковатором прямая лопата.

Ответы: прямой, центральный, лобовой, промежуточный, наклонный, передний, боковой, задний, верхний, нижний (два ответа верные).

4. Определите какие из перечисленных видов машин относятся:

— к землеройным; — к землеройно-транспортным ?

Эксковаторы одноковшовые (прямая и обратная лопата, драглайн, грейфер), скреперы, бульдозеры, грейдеры, многоковшовые эксковаторы (цепные и роторные), фрезерные эксковаторы.

5. Определить основные ТЭП процесса разрыхления мерзлого грунта эксковатором, оборудованным клин-молотом с заменой навесного оборудования на ковш и обратно.

Условия: разрыхление 4800 м 3 грунта II группы при глубине промерзания 0,4 м. Ширина полосы грунта 2,3 м.

6. Определить основные ТЭП процесса разработки и перемещения 120 тыс. м 3 на 230 м грунта при помощи прицепного скрепера.

Условия: марка трактора Т-100. Грунт II группы.

7. Рассчитать ТЭП отрывки котлована глубиной 3 м, размерами в плане 95,0×20,0 м (по дну) в грунте глина жирная мягкая (= 1750 кг/м 3 ), при использовании эксковатора обратная лопата с механическим приводом, ковш с зубьями объемом 0,4 м 3 .

8. Определить основные ТЭП процесса перемещения взорванной скальной породы бульдозером ДЗ-24А на базе трактора Т-180 на расстояние 80 м. Половина пути при этом имеет уклон подъема 8%, оставшаяся часть пути — 15%, объем грунта – 3900 м 3 .

Раздел третий. Возведение каменных конструкций

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector