Устройство набивных свай

 

Устройство набивных свай можно разделить на шесть основных групп. В первые три группы входят те виды набивных свай, для устройства которых скважины образуют бурением. Эти группы получили общее название буро-набивных свай.

I группа — сваи, для которых скважины образуют бурением сухим способом без глинистого раствора и обсадных труб: скважины бурят роторным или другим способом без уширения ствола или пяты или с уширением (сваи камуфлетные, с разбуриваемой пятой, лучевидные); скважины образуют с лидерным буровым шпуром с последующим увеличением их диаметра до заданных размеров с помощью взрыва (гофрированные сваи и др.); то же, роторным бурением из разбуриваем сдобавлением цемента(грунтобетонные сваи).

II группа — сваи, для которых скважины образуют роторным бурением обсадных труб, а бетонирование ведут под глинистым раствором: диаметром до1 м (системы НИИСП Госстроя УССР и др.); диаметром более 1 м — буровые опоры (системы ЦНИИС Минтрансстроя и др.).

III группа — сваи, для которых бурят скважины с применением обсадной трубы, бетонирование производят под защитой постепенно извлекаемой трубы: бетонирование ведут механическим трамбованием бетона, подаваемого в скважину (сваи системы Страусса, Беното и др.); сваи образуют пневматическим прессованиембетона(сваи системы Вольфсхольтца, Грюна, Медведева,Боженкова и Гузеева); бетонирование ведут гидравлическим прессованием бетона (сваи системы «Мает — Михаэлис» и др.).

IV группа — сваи, для которых отверстия в грунте образуют штампами и бетонирование ведут без обсадки: сваи, для которых отверстия в грунте пробивают конусами-штампами (сваи систем«Компрессоль», Пангаева, опоры в вытрамбованных котлованахи др.); отверстия в грунте образуют виброметодом или вдавливанием (сваи конусные и др.).

V группа — сваи, для которых скважины образуют забивкой в грунт массивной оболочки со съемным башмаком или раскрывающимся наконечником; бетонирование производят с постепенным извлечением оболочки (сваи систем «Симплекс», «Або-Лоренц»,«Франки», частотрамбованные и др.).

VI группа — сваи, для которых скважины образуют забивкой в грунт металлической оболочки, остающейся в грунте: в грунт забивают металлическую оболочку с сердечником (или без него), затем сердечник удаляют и оболочку заполняют бетоном (сваи систем Штерна, Раймонда, Монотюба, Макартура, Вильгель-ми, Луги и др.); забитую в грунт массивную металлическую оболочку заменяют более тонкой, остающейся в грунте с последующим бетонированием (сЕаи систем Макартура, Вестерна и др.).

Набивные сваи

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. 1.10) применим в устойчивых грунтах (просадочные 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 в комплект бурового станка.

Принцип работы расширителя следующий: давление, передаваемому 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 Kapкac и бетонируют методом вертикально перемещающейся трубы.

Рис.1.10. 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; l-шнековая бурильная установка; 2 '-расширитель; 3 -кран грузоподъемностью10...12 т; 4 -бетонолитная труба; 5 -загрузочный бункер

 

 

Применяемые в строиельстве 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 врeмя 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 (рис. 2.11) в неустойчивых обводненных грунтах. В этом случае скважины бурят вращательным способом. Однако при проходке по скальным включениями прослойкам используют сменные рабочие органы ударного типа (грейферы, 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

 

Рис. 1.11. Технологическая схема устройства буронабивных свай пoд глинистым раствором

а - бурение скважины; б -устройство уширенной полости; в -установка арматурного каркаса; г -установка бетонолитной трубы с вибробункером и воронкой; д –бетонирование скважины методом ВПТ; (' -утепление оголовка сваи в зимних условиях; J –буровой станок; 2 -глиносмеситель; 3 -насос; 4 -расширитель; 5 -бетонолитная труба с вибробункером

 

Вибрируемая бетонная смесь, поступая в скважину, вытесняет глинистый раствор. Помере заполнения скважины бетонной смесью бетоновод извлекают.

Устройство буронабивных свай с креплением стенок скважин обсадными трубами (рис. 1.12) 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). Помере заполнения скважины бетонной смесью инвентарную обсадную трубу извлекают. Приэтом специальная система домкратов, смонтированных на установке, сообщает обсадной трубе возвратно-поступательное и полувращательное движение, дополнительно уплoтняя 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 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.

 

Рис. 1.12. 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