Технология устройства набивных свай

⇐ ПредыдущаяСтр 21 из 56Следующая ⇒

Набивные сваи устраивают на месте их будущего положения путем заполнения предварительно пробуренной скважины (полости) бетонной смесью или песком. Их изготавливают бетонными, железобетонными и грунтовыми, возможно устройство свай с уширенной пятой.

Разновидности набивных свай – буронабивные, пневмонабивные, вибротрамбованные, частотрамбованные, вибронабивные, песчаные и грунтобетонные.

Длина свай достигает 20–30 м придиаметре 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.

Основной недостаток набивных свай – перерасход материальных и трудовых ресурсов за счет срубки оголовков свай («попов»), которые образуются в результате неодинаковых отказов.

Достоинства набивных свай: экономия материалов; возможность изготовления свай любой длины; возможность производства работ вблизи зданий и сооружений ввиду отсутствия значительных динамических воздействий при устройстве сваи; применимость в стесненных условиях и при усилении существующих фундаментов.

Буронабивные сваи. Изготовление таких свай включает следующие операции: предварительное бурение скважины до заданной глубины; 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 опускают трубу диаметром 25–40 см и 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, 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 – невозможно проконтролировать плотность и монолитность бетона по всей высоте сваи, возможен размыв несхватившейся 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: сухим способом (без крепления стенок скважин), с применением глинистого раствора и с креплением скважины обсаднойтрубой.

Сухой способ применим в устойчивых грунтах. Скважина необходимого диаметра разбуривается на заданную глубину. При необходимости в ней монтируют арматурный каркас и бетонируют методом вертикально перемещающейся трубы.

Секции бетонолитных труб длиной 2, 4–6 м в стыках скрепляют болтами или замковыми соединениями, у первой секции крепится приемный бункер, через который бетонная смесь подается в трубу. В скважину опускается бетонолитная труба, в приемную воронку подается бетонная смесь из автобетоносмесителя или с помощью специального загрузочного бункера, на этой же воронке закреплены вибраторы, которые уплотняют укладываемую бетонную смесь. По мере укладки смеси бетонолитная труба извлекается из скважины.

По окончании бетонирования скважины голову сваи формуют в специальном инвентарном кондукторе, в зимнее время дополнительно надежно защищают. Этим способом изготовляют сваи диаметром 0, 4–1, 2 м, длиной до 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. Для предотвращения обрушения стенок скважин применяют насыщенный глинистый раствор бентонитовых глин плотностью 1, 15–1, 3 г/см³, который оказывает гидростатическое давление на стенки, хорошо временно скрепляет отдельные грунты (обводненные и неустойчивые) и удерживает стенки скважин от обрушения.

Скважины бурятвращательным 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 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 цементирует грунт стенок, препятствуя проникновению воды, что позволяет исключить применение обсадных труб. После завершения проходки скважины в нее при необходимости устанавливается арматурный каркас. 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. Погружают обсадные трубы в пробуренную скважину 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.

Способы устройства уширения свай приведены ниже.

1. Распирание грунта усиленным трамбованием бетонной смеси в нижней части скважины.

2. Пробуривание скважины 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. При вращении штанги ножи срезают грунт, который попадает в бадью, расположенную над расширителем. За несколько операций срезания ножами грунта и извлечения его на поверхность в грунте образуется уширенная полость. В скважину подают глинистый раствор из бентонитовых глин, который непрерывно циркулирует и обеспечивает устойчивость стенок скважины.

При устройстве уширения разбуривание полости осуществляют одновременно с подачей в скважину глинистого раствора до полной замены раствора, загрязненного грунтом. 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. Бетонная смесь, соприкасаясь с вязким глинистым раствором, не снижает своей прочности, цементное вяжущее из смеси не вымывается. Бетонная смесь выжимает глинистый раствор вверх по трубе и через зазор между трубой и скважиной. Нижний конец бетонолитной трубы должен быть постоянно заглублен в бетонную смесь на глубину порядка 2 м; бетонирование осуществляют непрерывно, чтобы не возникали прослойки глинистого раствора в бетоне.

3. Взрывной способустройства 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 врыв. Энергия взрыва уплотняет грунт и создает сферическую полость, которая заполняется бетонной смесью изобсадной трубы. После этого порциями и с необходимым уплотнением заполняют обсадную трубу бетонной смесью доверху.

Буронабивная свая с башмаком. Особенность метода заключается в том, что в пробуренную скважину опускают обсадную трубу, имеющую на конце свободно опертый чугунный башмак, оставляемый в грунте после погружения обсадной трубы на требуемую глубину.Порционно загружая бетонную смесь, регулярно ее уплотняя и постепенно извлекая трубу из скважины, получают готовую набивную бетонную сваю.

Трубобетонные сваи. 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 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 срезают.

В обводненных грунтах может быть использовано напорное бетонирование набивных свай, заключающееся в непрерывном нагнетании бетонной смеси на всю высоту скважины под воздействием гидростатического давления, создаваемого бетононасосами. Напорное бетонирование исключает смешивание бетонной смеси с водой, глинистым раствором или шлаком (материалами разбуривания).

Пневмотрамбованные сваи. Применяют при устройстве фундаментов в насыщенных водой грунтах с большим коэффициентом фильтрации. 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, которая 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.

Недостатки буронабивных свай: небольшая удельная несущая способность, высокая трудоемкость буровых работ, необходимость крепления скважин в неустойчивых грунтах, сложность бетонирования свай в водонасыщенных грунтах и трудность контроля качества выполненных работ.

Устройство свай в продавленных скважинах достаточно эффективно в сухих грунтах. При устройстве таких свай в грунте создается уплотненная зона, повышается прочность грунта и снижается его способность к деформации. Устройство набивных свай в уплотненных скважинах производят методами продавливания без извлечения грунта на поверхность. Скважину образуют путем многократного сбрасывания с высоты чугунного конуса. Затем ее порционно заполняют бетонной смесью, щебнем или песком и уплотняют до образования уширенной части в основании сваи. В верхней части при укладке бетонной смеси ее уплотняют вибрированием. Разработано много модификаций этого метода. Образование скважин и полостей в грунте без его выемки осуществляют пробивкой сердечниками и обсадными трубами с помощью молотов, продавливанием вибропогружателями и вибромолотами, пробивкой снарядами и трамбовкой, пробивкой пневмопробойниками, расширением гидравлическими уплотнителями, продавливанием с помощью винтовых устройств.

Метод выштамповывания. Сначала на глубину до ½ длины будущей сваи пробуривают скважину – лидер, затем скважину пробивают ударным снарядом на требуемую глубину. Загружают в нижнюю часть скважины жесткую бетонную смесь столбом 1, 5–2 м и ударами трамбовки устраивают в основании сваи уширенную пяту. В устье скважины устанавливают обсадную трубу, монтируют арматурный каркас и осуществляют бетонирование верхней части сваи.

Метод виброформирования свай характерен наличием виброформователя. Его полый наконечник имеет лопасти в нижней части и соединяется через жесткую штангу с вибропогружателем. Под действием последнего наконечник погружается в грунт и образует скважину, которая по мере погружения наконечника заполняется бетонной смесью из бункера, установленного над устьем скважины.

После пробуривания скважины наконечник немного приподнимают, при этом его лопасти раскрываются, сквозь полость наконечника бетонная смесь попадает на дно скважины. Вместо самораскрывающихся створок может быть использован теряемый чугунный башмак.

Вытрамбованные сваи используют в сухих связных грунтах. В пробуренную скважину с помощью вибропогружателя погружают до проектной отметки стальную обсадную трубу, имеющую на конце съемный железобетонный башмак. Полость трубы заполняют на 0, 8–1, 0 м бетонной смесью, уплотняют ее с помощью специальной трамбующей штанги, подвешенной к вибропогружателю. В результате башмак вместе с бетонной смесью вдавливается в грунт, при этом образуется уширенная пята. Обсадная труба заполняется бетонной смесью порциями с постоянным уплотнением. По мере заполнения скважины бетонной смесью осуществляется подъем обсадной трубы экскаватором.

Частотрамбованные сваи устраивают путем забивки обсадной трубы в пробуренную скважину вместе с надетым на конце чугунным башмаком, который остается в грунте. Бетонную смесь загружают в обсадную трубу порциями за 2–3 приема. Сечение сваи формируется, и обсадная труба извлекается из скважины с помощью молота двойного действия.

Обсадную трубу с чугунным башмаком под действием ударов молота погружают в грунт до проектной отметки, затем в ее полость опускают арматурный каркас (при необходимости), далее через воронку из вибробадьи подают в полость трубы бетонную смесь (осадка конуса 8–10 см).

После заполнения обсадной трубы на высоту 1 м ее начинают поднимать, при этом башмак соскальзывает под действием давящей на него бетонной смеси, которая начинает заполнять скважину. Молот двойного действия, соединенный с обсадной трубой при этом производит частые парные удары, направленные попеременно вверх и вниз. От ударов, направленных вверх за 1 мин, труба извлекается из грунта на 4–5 см, а от ударов, направленных вниз, труба осаживается на 2–3 см. Трамбование бетонной смеси осуществляется за счет ударов нижней кромки обсадной трубы и трения бетона о стенки трубы в результате вибрационного воздействия молота, в результате чего бетонная смесь уплотняется, также уплотняется грунт в нижней части скважины, часть бетонной смеси впрессовывается в стенки скважины, повышая их прочность.

Трамбование бетона в обсадной трубе продолжают до полного извлечения трубы из грунта. Частотрамбованные сваи можно изготовлять армированными, однако в большинстве случаев арматурный каркас применяют только в верхней части сваи для соединения с армированием монолитного ростверка. Если армирование предусмотрено на всю высоту сваи, то арматурный каркас опускают в обсадную трубу до начала бетонирования.

Песчаные набивные сваи – наиболее дешевый способ уплотнения слабых грунтов. Стальная обсадная труба с башмаком погружается в грунт с помощью вибропогружателя. Достигнув проектной отметки, она частично заполняется песком, при подъеме обсадной трубы за счет массы песка она отделяется от башмака, и с помощью вибропогружателя извлекается на поверхность, при этом грунт уплотняется. Дополнительное и эффективное уплотнение может быть достигнуто проливом скважины водой.

Применяют трубы диаметром 32–50 см; при извлечении в трубе всегда должен находиться слой песка высотой 1, 0–1, 25 м. Способ применим для скважин глубиной до 7м.

Грунтобетонные сваи. 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 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. Применяют в случаях плотной застройки. Технология позволяет выполнять работы вблизи существующих зданий при высоте в 5 этажей на расстоянии около 40 см, при большей высоте – около 70 см.

Сущность метода заключается в следующем: металлическая труба завинчивается в грунт, который под действием трубы частично уплотняется и 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.

Устройство набивных свай при отрицательных температурах. Забивка свай в сезоннопромерзающие грунты при глубине промерзания до 0, 7 м при использовании мощных молотов и вибромолотов отличается от забивки в летних условиях только некоторым снижением производительности установок. При большей глубине промерзания и при менее мощных механизмах для забивки свай используют тот же арсенал мероприятий, что и для разработки грунта в зимних условиях. Для предотвращения или уменьшения глубины промерзания грунтов места для забивки свай заблаговременно утепляют подручными материалами (опилками, соломой, ветками, листвой и т. п.). Допустимо разрушение мерзлого грунта в месте забивки механическими методами, нарезанием прорезей до глубины промерзания грунта с помощью буровых машин с последующим оттаскиванием блоков с места забивки. Применимо устройство в грунте лидирующих скважин бурильными машинами и виброударными установками, применяют и другие методы.

⇐ Предыдущая 16 17 18 19 202122 23 24 25 Следующая ⇒