Самое популярное

Буронабивные сваи с уширенной пятой

Применяется несколько типов буронабивных свай с уширенной пятой. Одними из первых начали применяться сваи системы ЦНИИС, предложенные проф. Е. Л. Хлебниковым. Они выполняются с помощью специальной установки, состоящей из копра, буровой колонны, ротора, бурового долота и системы раскрывающихся ножей для образования уширенной пяты.

Буровой механизм подвешивают к копру (например, универ­сальный копер СССМ-680) или к крану, снабженному направ­ляющими стрелами. Сваи могут выполняться вертикальными или наклонными (наклон до 1. 4).

Ствол скважины разбуривают при закрытых ножах. На задан­ной глубине ножи постепенно раскрывают с помощью гидравли­ческого устройства и производят разработку полости для уши­ренной пяты.

Подаваемый в скважину глинистый раствор благодаря боль­шему удельному весу (1,2-1,4 т/м3), чем у воды, создает гидродинамическую силу, направленную в сторону грунта, кото­рая удерживает стенки скважины от обрушения во время буре­ния и бетонирования; одновременно происходит кольматация грунта глинистыми частицами. Другое назначение глинистого раствора - промывка забоя скважины и вынос разбуренного грунта, а также охлаждение и смазка рабочей части бурового механизма. Уровень глинистого раствора в скважине в процессе ее бурения, очистки и бетонирования не должен быть ниже уровня грунтовых вод и низа обсадного патрубка, закрепляю­щего устье скважины.

В зимнее время глинистый раствор подогревают, чтобы предо­хранить его от замерзания. Заливка глинистого раствора в сква­жину производится по шлангам. Буровая колонна является одно­временно пульповодом и по ней происходит подъем пульпы, ко­торая через верхнюю отводящую трубу поступает в очиститель отработанного раствора. Разбуренная порода из несвязных грун­тов удаляется эрлифтом, размещенным под ножами расширителя.

Глинистые породы разрабатывают фрезой-буром грейферного типа. По мере накопления грунта фрезу вместе с буровой колон­ной периодически поднимают на поверхность и очищают от грунта. В связи с этим максимальная глубина бурения в связном грунте ограничивается высотой копра и не превышает 25 м.

Купол уширения, разрабатываемый ножами, может иметь сферическую или параболическую форму, что достигается соот­ветствующей скоростью перемещения колонны с ножами по вер­тикали в процессе устройства уширения.


При песчаных грунтах предпочтительней форма параболоида, как более устойчивая.

По окончании бурения скважину заполняют литым бетоном с осадкой конуса не менее 18 см; марка бетона должна быть не ниже 200 при расходе цемента не менее 400 кг на 1 м3 бетона.

Бетонирование ствола и уширения сваи производится под гли­нистым раствором (подводным способом) методом вертикально перемещающейся трубы (ВПТ). Одновременно с бетонирова­нием подающая бетон труба постепенно извлекается из сква­жины.

При необходимости перед бетонированием в скважину уста­навливается арматурный каркас. Его диаметр и закрепление в скважине должны обеспечить защитный слой бетона толщиной не менее 50 мм.

Следует отметить, что литой бетон, из которого выполняют буронабивные сваи, хуже сопротивляется воздействию агрессив­ной среды, чем забивные железобетонные сваи.

При глубине погружения менее 12-15 м применение свай ЦНИИС невыгодно. Уширенные пяты свай целесообразно опи­рать на глубоко расположенные прочные напластования грунтов.

Бурение может выполняться в нескальных грунтах (вплоть до твердых глин). Наличие валунов в зоне уширения препятствует его устройству.

Буровые установки ЦНИИС используют главным образом при строительстве крупных гидротехнических сооружений и мостов. Что касается других видов строительства, то здесь используют более легкое маневренное самоходное оборудование, серийно выпускаемое нашей промышленностью для геолого-разведочного бурения.

В зависимости от грунтовых условий применяют так называе­мый «сухой» способ или же бурение под глинистым раствором (рис. 18 и 19).

Рис 18 Устройство набивных свай с уширенной пятой сухим способом

I - шнековое бурение скважины диаметром 400-600 мм агрегатом УГБХ 150, II - устройство уширенной полости при помощи расширителя, III - установка инвентарной обсадной трубы с воронкой, IV - опускание арматурного каркаса, V - заполнение скважины бетонной смесью марки 200 с осадкой конуса 14-16 см; VI - извлечение инвентарной обсадной трубы с воронкой, VII - утепление головы сваи

Рис.19  Устройство  набивных  свай с  уширенной  пятой  под  глинистым раствором

I - бурение скважины диаметром 500-800 мм под глинистым раствором буровым агрегатом УРБ ЗАМ, II - устройство расширенной полости при помощи расширителя, III -установка арматурного каркаса, IV - установка трубы для бетонирования, V - установка клапана и вибробункера, VI - бетонирование с одновременным подъемом трубы; VII -узел утепления, 1 - буровой агрегат УРБ ЗАМ,  2 - насосная установка, 3 - глиномешалка, 4 - расширитель, 5 -арматурный каркас, 6 - крюк стрелы автокрана, 7 - труба для бетонирования, 8 - клапан для спуска бетонной смеси,  9 - проволока 2,5-3 мм, 10 - бункер с вибратором для бетонирования, 11 – клапан, 12 - толь,  13 - опилки,  14, 15 - земля,  16 - обрезки досок

Для бурения «сухим» способом наиболее подходящим обору­дованием является установка УГБХ-150, созданная на базе тре­левочного трактора ТДТ-60, или буровой агрегат УРБ-3АМ. После достижения проектной отметки к вращателю станка вместо шнеков присоединяется расширитель, с помощью которого можно выполнить уширение диаметром от 80 до 160 см. К расширителю снизу присоединена на шарнирах емкость для разбуренной по­роды, опускаемая на дно скважины. Высота емкости прини­мается от 0,7 до 1м, а диаметр - по скважине. После заполне­ния емкости грунтом ее извлекают вместе с расширителем на поверхность, поднимая штангу без вращения. Такую операцию приходится проделывать несколько раз, и это отнимает значи­тельное время, а кроме того, приводит к обваливанию грунта на дно скважины при опускании емкости.

При бурении под глинистым раствором, после того как извле­кут долото в скважину опускают расширитель, имеющий спе­циальную опорную пяту для центрирования и восприятия дав­ления буровых штанг.

Разбуривание уширенной полости отнимает 30-40 мин. После извлечения расширителя в скважину опускают арматурный кар­кас и производят бетонирование методом вертикально переме­щающейся трубы. Для этого в скважину опускают обсадную трубу, которую не доводят до дна на 30-40 см, и сверху к ней прикрепляют вибробункер. В трубу помещают воронку-раздели­тель, подвешенную на проволоке, и бункер загружают бетоном с осадкой конуса 16-18 см.

Бетон из бункера движется по трубе вместе с опускаемой во­ронкой-разделителем. При этом глинистый раствор из трубы вытесняется в затрубное пространство и вытекает из скважины в лотки, по которым поступает в отстойник.

Как только из устья скважины перестает вытекать глинистый раствор, включают вибратор и постепенно извлекают из сква­жины бетоноподающую трубу.

Бетонирование сваи ведут до отметки, превышающей проект­ную на 30-40 см. Впоследствии этот верхний слой бетона с при­месью глинистого раствора срезают.

За смену одним агрегатом «сухим» способом выполняют до 4-5 буронабивных свай с уширенной пятой, а при бурении под глинистым раствором - 2-3 сваи.

При устройстве буронабивных свай особое внимание необхо­димо уделять тщательной очистке уширения от остатков грунта и по окончании бурения обязательно проверять размеры и форму скважины для ствола и проема для уширения. При длительном перерыве необходимо производить повторную очистку скважины.

Армирование и бетонирование должны производиться не позднее чем через 16 ч по окончании бурения. Это особенно важно в тех случаях, когда основанием свай служат глины или суглинки, а бурение ведется под глинистым раствором, и осно­вание под пятой сваи может быть значительно ослаблено из-за дополнительного увлажнения и набухания грунта и оседания на дно частиц из тиксотропного раствора.

Устройство уширенной пяты обеспечивает значительное повы­шение несущей способности буронабивных свай и снижение за­трат на устройство фундаментов. В то же время усложняется технология устройства, поскольку бурение уширенных полостей труднее поддается индустриализации по сравнению с бурением самой скважины.

Рис.20   Способ повышения  несущей способности сваи нагнетанием под ее пяту цементного раствора

1 - бетонная    свая,    2 - цементный    раствор,    3 - трубка,    4 - пробка    выталкиваемая   при   нагнетании   цементного   раствора

Следует сказать и о том, что при устройстве уширения «сухим» способом под емкостью (бадьей) на дне скважины образуется слой обвалившегося рыхлого грунта, а при бурении под глинистым раствором - слой осевшего глинистого шлама, что приводит к увеличению осадок основания.

Избежать это можно, применяя предварительное уплотне­ние грунта под пятой с помощью нагнетания туда цементного раствора (рис. 20). Для этого в процессе бетонирования сваи в ее стволе создается канал, например, путем замоноличивания в бе­тоне трубы диаметром 40-50 мм с короткой пробкой на нижнем конце. По окончании бетонирования через этот канал под пяту свай нагнетается под большим давлением порядка 20-25 атм цементный раствор, который в начале своего движения вытал­кивает пробку. Нагнетаемый под пяту сваи раствор отжимает глинистый шлам в стороны и уплотняет грунт основания.

Максимальное возможное давление на грунт зависит от веса сваи и реактивного сопротивления грунта подъему сваи при дав­лении на ее пяту цементного раствора. Для повышения эффекта предварительного уплотнения грунта и уменьшения в нем остаточных деформаций целесообразно применить повторное (цик­личное) повышение давления в нагнетаемом растворе до макси­мума и его снижение.

Рекомендуемый прием прост и обеспечивает значительное уменьшение осадок основания после приложения эксплуатацион­ной нагрузки. Таким путем несущая способность свай может быть еще более повышена.

По материалам сайта: http://prosvai.ru