Строительные технологии

Технология возведения подземной части зданий и сооружений

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Буронабивные сваи устраивают в скважинах, образуемых в грунте бурением с извлечением грунта из скважины. В готовые скважины укладывают бетонную смесь, при этом до бетонирования в скважину может устанавливаться арматурный каркас. Буронабивные сваи могут выполняться с уширениями.

Технология изготовления буронабивных свай отличается способами образования скважин в грунте и формирования бетонного ствола сваи.

В зависимости от инженерно-геологических и гидрогеологических условий буронабивные сваи устраивают без крепления стенок скважин используя избыточное давление воды или глинистый раствор для предотвращения обрушения стенок, и с креплением стенок скважин обсадными трубами.

При устройстве буронабивных свай применяют вращательное, ударно-канатное и грейферное бурение.

Буровые машины вращательного бурения работают циклично с периодическим выбуриванием порции грунта из скважины и разгрузкой шнека от грунта. Скорость бурения составляет 0,4—1,3 м/мин.

Шнековые бурильные установки представляют собой навесное оборудование к кранам и экскаваторам. Наиболее распространенной является установка СО-2. На мачте копрового типа установки размещен электропривод вместе со шнековой буровой колонной. Во время бурения скважины привод и колонна перемещаются вдоль направляющих мачты. Аналогичную конструкцию имеет бурильно-крановая установка БУК-600, предназначенная для бурения в связных грунтах скважин диаметром 400—600 мм и глубиной до 25 м. Она представляет собой навесное оборудование на базе крана-экскаватора Э-1252. Буровое оборудование состоит из трубчатой колонны, каретки с редуктором, бурильного стана и грунтоотборщика. Колонна с помощью кронштейна шарнирно крепится к верхнему концу стрелы. Нижняя часть колонны с помощью распорной балки соединена с платформой.

Ударно-канатные   бурильные   машины    отечественного    производства при устройстве буронабивных свай применяются реже.

При устройстве буронабивных свай находит применение оборудование зарубежных фирм «Казахгранде» (Италия), «Беното» (Франция), «Ка-то» (Япония). Это оборудование обеспечивает проходку скважин и бетонирование свай с использованием обсадных труб, извлекаемых из скважины в процессе бетонирования.

При бурении скважин используют также машины с ковшовыми бурами, например: СО-1200; МБС-1,7А; БУ-1 и др. Рабочими органами этих машин является ковшовый бур — цилиндрическая емкость, снабженная в нижней части откидным днищем. Базовыми машинами этих буровых установок являются дизельные и электрические краны и краны-экскаваторы. Буровой механизм подвешивают на грузовом канате главной лебедки. Ковшовый бур с электроприводом крепится к стабилизатору, соединенному со штангой.

Для устройства свай с уширения-ми применяют расширители, которые бывают следующих типов: уплотняющие, пантографные, грейферные и др. Наиболее распространенными являются расширители пантографного типа. Основными деталями такого расширителя являются ведущая штанга, режущие ножи и грунто-сборник для извлечения грунта из скважины. Раздвижка ножей расширителя происходит под действием осевого усилия при сближении верхнего и нижнего шарнирных узлов. При вращении расширителя режущие ножи срезают грунт, который попадает в грунтосборник, снабженный откидным днищем с ножами для зачистки забоя. Этим расширителем грунт разрабатывается за 3—7 циклов. Грейферные расширители позволяют разрабатывать уширенную полость за один цикл, что является важным преимуществом. Это достигается за счет того, что в сложенном виде   ножи  образуют  вместительную емкость. Перемещение лопастей от оси скважины осуществляется с помощью шарнирно-рычажного или шарнирно-клинового механизма в зависимости от конструктивного решения расширителя.

Бурение скважин без крепления стенок применяют в устойчивых грунтах, к которым относятся пылевато-глинистые грунты с показателем текучести <0,5. Скважины бурят методами вращательного бурения с применением шнекового или ковшового буров. Если требуется по проекту, то нижнюю часть скважины расширяют с помощью расширителей, закрепленных на буровой штанге. После приемки скважины в ней монтируют арматурный каркас и бетонируют сваю. Подача бетонной смеси с осадкой конуса 16—20 см осуществляется через бетонолитные трубы, которые состоят из отдельных секций. Конструкции стыков позволяют быстро и надежно соединять отдельные секции труб. Примером такого соединения является конструкция стыка, разработанная в тресте «Укргидро-спецфундаментстрой». Диаметр бетонолитных труб должен быть не менее 250 мм. Бетонолитная труба соединена с приемной воронкой, через которую бетонную смесь непосредственно подают из автобетоносмесителя. По мере укладки бетонной смеси бетонолитную трубу поднимают. Уплотнение малоподвижных бетонных смесей на всю глубину скважины осуществляется глубинными вибраторами В1-756, В1-631 и др.

Для формирования головы сваи применяется обсадной патрубок. Он также может служить для крепления арматурного каркаса в скважине и бетонолитного оборудования. По такой технологии устраивают бурона-бивные сваи диаметром 400—1000 мм и глубиной до 30 м.

Исследования показывают, что затраты труда на бурение скважины составляют около 70 % затрат на изготовление   буронабивных   свай,   поэтому спобоб бурения икважиы определяет технологию изготовления свай. Увеличения несущей способности буронабивных свай добиваются устройством уширений. Для разбуривания полостей уширений требуется произвести несколько циклов спускоподъем-ных операций. Хронометражные данные по скважинам глубиной 16— 25 м и диаметром 600—800 мм с полостями диаметром до 1,8 м показывают, что на образование полости затрачивается до 60—80 % времени от общей продолжительности устре-й-ства скважины.

Использование бетонолитных труб при бетонировании свай усложняет технологию и повышает трудоемкость изготовления свай. Этих недостатков можно избежать, если использовать метод свободного сброса бетонной смеси. Обеспечение качества изготовления свай по этому методу достигается путем применения бетонных смесей, не образующих конуса рас-плыва в скважине, что также способствует предотвращению растекания смеси от места падения.

При устройстве уширений у свай разбурйвание полости ведут при продолжении подачи в скважину свежего глинистого раствора до полной замены раствора, загрязненного грунтом. Затем уширитель извлекают. После завершения бурения скважины на проектную глубину в скважину устанавливают арматурный каркас. Бетонирование ведут методом вертикально перемещающейся трубы (ВПТ), постепенно поднимая бетоно-литную трубу, следя, чтобы нижний конец ее находился всегда ниже уровня поверхности бетона в скважине. Бетонную смесь подают с помощью вибробункера, соединенного с бетоно-литной трубой. Бетонная смесь, поступая в скважину, вытесняет глинистый раствор.

Интенсивность укладки бетонной смеси должна быть не менее 4— 5 м3/ч, но не менее 4 м ствола в 1 ч. Перерывы в бетонировании не должны превышать 1 ч. Применение обсадных труб усложняет работу, так как требует специального оборудования для их погружения и последующего извлечения.

Устройство буронабивных свай с креплением стенок скважин обсадными трубами возможно в сложных грунтовых условиях. Как правило, обсадные трубы должны быть инвентарными, извлекаемыми из скважины по мере бетонирования сваи. Секции обсадных труб соединяют стыками специальной конструкции, а иногда с помощью сварки. Погружают обсадные трубы в процессе бурения скважины гидродомкратами, а также посредством забивки или вибропогружения. При бетонировании скважин в неустойчивых и обводненных грунтах необходимо, чтобы уровень забоя скважины был на 1 —1,5 м выше уровня низа конца обсадной трубы, т. е. чтобы в обсадной трубе была грунтовая пробка, исключающая возможность прорыва обводненного грунта в обсадную трубу.

После зачистки забоя и установки арматурного каркаса скважину бетонируют методом ВПТ. По мере заполнения    скважины    бетонной    смесью обсадную трубу извлекают. Для облегчения подъема трубы на установке смонтирована система домкратов, сообщающая обсадной трубе полувращательные и возвратно-поступательные движения. При устройстве уши-рения используют буровой или взрывной способ. При взрывном способе обсадную трубу располагают на 1,2— 1,5 м выше дна скважины. На дно скважины опускают заряд ВВ расчетной массы и выводят проводники от детонатора к подрывной машине. Обсадную трубу заполняют бетонной смесью и производят взрыв. За счет взрыва образуется полость, которая сразу же заполняется бетонной смесью из обсадной трубы. Вокруг полости грунт уплотняется. Завершение бетонирования ствола сваи осуществляют описанным ранее способом. Сваи бетонируют литой бетонной смесью с осадкой конуса 16—20 см.

В обводненных грунтах может быть использовано напорное бетонирование набивных свай, которое заключается в непрерывном нагнетании бетонной смеси на всю высоту скважины под воздействием гидростатического давления, создаваемого бетононасосными установками. Напорное бетонирование исключает смешивание бетонной смеси с водой, глинистым раствором или шлаком. Скорость нагнетания устанавливается исходя из условий непрерывности процесса бетонирования сваи и беспрепятственного извлечения обсадной трубы после заполнения скважины бетоном до начала его схватывания. Подвижность нагнетаемых бетонных смесей должна быть в пределах 18—24 см.

Для изготовления буронабивных свай могут быть использованы виброгрейферы, работа которых осуществляется через направляющее устройство, устанавливаемое на поверхности грунта. Диаметр грунтозабор-ника виброгрейфера должен быть меньше диаметра обсадной трубы не менее чем на 100 мм. Устройство скважины    виброгрейферами может осуществляться и без обсадных труб. В этом случае по оси скважины устанавливают направляющее устройство, в которое устанавливают виброгрейфер, погружаемый в грунт под действием продольных колебаний. Наполнение грунтозаборника следует прекращать при замедлении скорости погружения виброгрейфера. На начальной стадии извлечения виброгрейфера до отрыва грунта скорость подъема грузового крюка должна быть минимальной. Разгрузку грунта осуществляют при вращательных или продольных колебаниях до полного освобождения грунтозаборника от грунта. После проходки лидерной скважины глубиной 1,5—2 м направляющее устройство снимают. Проходку скважины продолжают повторением указанных операций (ри.. 7.19.. Виброгрейферы позволяют осуществить проходку выработок в грунте для устройства опор сложной конфигурации в плане. Уплотнение забоя скважины в случае необходимости производят при продольных колебаниях виброгрейфера циклами по 15—30 циклов с использованием трамбующего днища, которое крепят к грунто-заборнику  вместо  насадки.   Укладка малоподвижных бетонных смесей в скважину может осуществляться свободным сбрасыванием через приемную воронку и послойным уплотнением бетона глубинным вибратором. Изготовление набивных свай с выемкой грунта под защитой обсадных труб осуществляют при помощи виброустановки ПВН-2 в комплекте с виброгрейфером. Такая технология может быть использована в песчаных грунтах любой крупности со степенью влажности  и в пылевато-глинистых грунтах с показателем текучести /Ј= 0,5 -0,75. Работы по изготовлению набивных свай осуществляют по следующей технологии. Виброустановку с присоединенной секцией обсадной трубы поднимают и нижний конец обсадной трубы устанавливают на месте изготовления свай. После включения установки и постепенного опускания крюка грузоподъемного механизма погружают обсадную трубу до проектной   отметки   или   до   существенного снижения скорости погружения, что свидетельствует об образовании грунтовой пробки в обсадной трубе. Извлечение грунта из внутренней полости обсадной трубы производится виброгрейфером через проходное отверстие, предусмотренное в виброустановке. Оставшийся в забое рыхлый грунт подбирают виброгрейфером или уплотняют его трамбующим днищем. Бетонирование сваи осуществляют малоподвижными бетонными смесями, которые можно загружать в обсадную трубу либо сразу на всю высоту, либо участками по высоте. В процессе извлечения обсадной трубы каждому циклу ее извлечения должна предшествовать вибрация без   подъема   в   течение   1 —1,5   мин.

Опыт устройства набивных свай виброгрейфером показал, что при весьма простой технологии, минимальном числе рабочих и при использовании одного грузоподъемного крана достигается высокая производительность труда. Существенным недостатком буронабивных свай сплошного сечения является их повышенная материалоемкость на единицу несущей способности по грунту основания, что вызвано традиционной технологией изготовления свай. Для устранения этого недостатка разработана технология изготовления буронабивных полых свай.

Бетонирование полых свай выполняют с помощью вибросердечника. Вибросердечник собирается из трубчатых секций, соединенных друг с другом через упругие прокладки. Внутри каждой секции расположены вибраторы круговых колебаний. После бурения скважины в устойчивых грунтах и ее зачистки устанавливают в устье скважины бункер-центратор, обеспечивающий работу сердечника и скважины. Одновременно бункер-центратор служит для приема бетонной смеси. Затем устанавливают арматурный каркас. Бетонирование сваи выполняют в два этапа.  Сначала бетонируют нижнюю часть сваи, уплотняя бетонную смесь с помощью вибросердечника, который погружают в первоначально уложенную порцию бетона. Затем бетонируют остальную часть сваи, производят ее виброуплотнение, после чего вибросердечник с включенными вибраторами извлекают. Полость сваи заполняют балластом (грунтом, песком). Для изготовления полых свай применяют малоподвижные бетонные смеси.

Работы по устройству фундаментов на буронабивных сваях ведут по технологическим картам, на которых указывают захватки. К месту бетонирования свай бетонная смесь транспортируется автобетоносмесителями и автобетоновозами.

Схема передвижения буровой установки на объекте в зависимости от конфигурации свайного поля, числа свай и расстояния между сваями может быть продольной, поперечной и кольцевой.

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 забетонированных свай. Пропущенные сваи бетонируют вторым проходом. Таким образом, принятая последовательность работ должна предусматривать предохранение скважин и свежих свай от повреждения.

Буронабивные сваи обладают рядом недостатков, которые сдерживают их более широкое применение. К таким недостаткам следует отнести небольшую удельную несущую способность, высокую трудоемкость буровых работ, необходимость крепления скважин в неустойчивых грунтах, сложность бетонирования свай в водона-сыщенных грунтах и трудность контроля качества выполненных работ. Для устранения этих недостатков применяют набивные сваи в продавленных скважинах и комбинированные сваи.

 Буронабивные сваи. ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ УСТРОЙСТВА БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ

 КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ИЗГОТОВЛЕНИЯ БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ. Контроль ...

 Буровые станки. Буровая установка по устройству буронабивных свай ...

 Буронабивные сваи изготовляемые под глинистым раствором. Глубокие ...

 Отечественные буровые станки вращательного и ударного действия ...

 Буронабивные сваи. Технология изготовления буронабивных свай с ...

 Буронабивные сваи изготовленные сухим способом. Сваи Страусса ...

 Буронабивные сваи с уширенной пятой Камуфлетные сваи. Сваи-инъекторы

 Буронабивные сваи

 Устройство буронабивных свай, образование лидерной скважины ...