Строительство и ремонт

Проектирование и устройство свайных фундаментов

Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

§ 1. Сваи с уширенной пятой, образованные механическим разбуриванием

Общие сведения. Буронабивные сваи с уширенной пятой, образованные механическим разбуриванием, а также без уширення устраивают в маловлажных связных, устойчивых грунтах без обсадки стенок скважин. Такой метод устройства свай, условно называемый сухим, относится только к способу бурения скважин в отличие от «мокрого» способа бурения их и бетонирования под глинистым раствором.

Учитывая применяемую в практике терминологию, будем относить к сухому способу бурение скважин только для тех буронабивных свай, пяты у которых образуют с помощью механического уширителя.

Технология изготовления таких свай в СССР была разработана в начале 60-х годов. В последнее время для изготовления буронабивных свай применяют специальное оборудование, благодаря чему описываемый вид свай стал преобладающим среди набивных. Особенно широко применялся буронабивной метод на строительстве Камского автозавода в г. Набережные Челны и на сооружении завода Атоммаш.

Ниже описан опыт устройства буронабивных свай с применением спецоборудования и приведены примеры изготовления свай с помощью буровых установок общего назначения.

Конструкции свайных фундаментов. При строительстве нескольких корпусов КамАЗа буронабивные сваи были применены взамен столбчатых фундаментов. . Сваи, прорезающие 13-метровую толщу просадочных грунтов, опираются на непроса-дочные грунты. Сваи диаметром 0,6 м устроены с уширением 1,6 м, а диаметром 1—1,2 м—'без уширения

Сваи под фахверковые стойки выполняют без ростверка, а под другие колонны, в зависимости от нагрузок, ростверк объединяет 2—4 сваи. Размеры ростверка в плане определяются габаритами куста свай, а по высоте—заделкой анкеров под .колонны (обычно его принимают 1—1,5 м с подколенником высотой 1 м).

Технология работ. Вначале производят разбивку свайного поля и устраивают временные дороги.

На 13.1 и 13.2 показаны технологические схемы устройства свай диаметром 1 и 1,2 -м без уширения установками СО-1000/1200 и диаметром 0,6 м с уширенной пятой с помощью установки СО-2 в устойчивых грунтах, начиная с установки арматурного каркаса. Этой операции предшествуют работы по бурению лидерной скважины, замена кондуктора обсадным патрубком, бурение скважины и устройство уширения.

Бурение скважин. Перед началом бурения на грунт устанавливают и закрепляют анкерными кольями специальный кондуктор (13.3), фиксирующий положение скважины в плане. Кондуктор можно заменить обсадным патрубком после бурения скважины на глубину не менее 1 —1,5 м. Если скважину бурят после укладки бетонной подготовки под растверк, в ней делают отверстия по шаблону. Затем в скважину подают бетон.

При устройстве куста свай, если расстояние между ними (в све« ту между уширениями) меньше 1,4 м, бурить смежные скважины разрешается только через 8 ч после укладки бетона в предыдущие. Бурение следует вести циклично, грунт с породозабирающего инструмента очищают шнекоочистителем. (Каретка очистного приспособления перемещается по направляющим копровой стрелы). На косынках, приваренных к каретке, укреплены шарнирно два рычага и ролик. Профиль рычагов соответствует профилю трубы шнека (13.4 на с. 238).

В рабочем состоянии разведенные рычаги не касаются шнека. После набора грунта и его извлечения из скважины рычаги охватывают шнековую трубу и перекрывают винтовую   спираль.   При вращении шнека рычаги, последовательно перемещаясь по спирали, очищают шнек от грунта. Ролик облегчает прохождение рычагов по спирали при наличии неровностей. По окончании очисткк рычаги разводят в стороны.

Из нескольких типов уширителей более распространен трехно жевой (13.5), состоящий из штанги, режущих лопастей и грунтовой бадьи. Бадья высотой 0,7 м имеет откидное дно.

При разработке уширения скважины ножи раскрываются под действием массы штанги и срезают грунт, который ссыпается в бадью.

По мере заполнения бадьи (8—12 оборотов) уширитель извлекают на поверхность и разгружают бадью. Эту операцию повторяют 7—& раз.

Выбуренный грунт грузят в автосамосвалы грейфером вместимостью 0,5 м3 на базе экскаватора или тр акторопогрузчиком.

Погружать армокаркас в скважину во избежание ее повреждения нужно строго вертикально.

Бетонирование свай.  После выверки и закрепления каркаса монтируют бункер с бетонолитными трубами и укладывают в

скважину бетонную смесь. Для приготовления смеси используют цементы марок 300 и 400, пригодные для получения гидротехнического бетона. Заполнители должны удовлетворять требованиям для тяжелого бетона. Консистенция смеси должна соответствовать осадке нормального конуса в пределах 18—20 см.

Для пластификации бетона и замедления его схватывания в летнее время в смесь добавляют сульфитно-спиртовую барду (0,2—1% от массы цемента). Бетонная смесь должна быть однородной и не расслаиваться при перевозке.

В глубокие скважины бгтон укладывают методом вертикально перемещающейся трубы. Бетонолитную трубу устанавливают с таким расчетом, чтобы нижний ее конец был выше дна скважины.

Бетонолитная труба, работающая но принципу «труба в ipy6e», состоит из двух частей: приемного бункера 2 м3 с приваренным патрубком диаметром 425 мм, длиной 8 м и вкладной трубой диаметром 325 мм и длиной 16 м.

Бетонировать скважины нужно без перерывов с постепенным извлечением бетонолитной трубы. Для обеспечения сплошности ствола низ трубы должен быть заглублен в бетон нг менее чем на 1 м. Заполнение скважины бетоном контролируют по объему уложенной смеси и визуально.

Таким образом, для используемых до последнего времени способов бетонирования требуются установка, а затем демонтаж громоздких бетонолитных труб. Такая технология предопределена СНиП II1-9—74 «Основания и фундаменты. Правила производства и приемка работ», где указано, что высота свободного падения бетонной смеси не должна превышать 5 м.

Процесс установки бетонолитных труб занимает значительную часть времени, потребного на устройство сваи; требуются также затраты труда и машинного времени крана, и в совокупности повышается стоимость бетона «в деле». Следствием такой технологии является также применение литых смесей, что вызывает повышенный расход цемента и увеличивает сметную стоимость.

В этих условиях ценным новшеством можно считать разработанный НИС института Гидропроект метод так называемого свободного сброса смеси. Исследованиями было установлено, что основным условием обеспечения нужного качества бетона, укладываемого свободным сбросом, является ограниченный размер конструкции (сваи) в плане, предотвращающий растекание смеси от места падения, а также применение товарных смесей, не образующих конуса расплыва. Контрольные керны, выбуриваемые из свай, забетонированных указанным способом, показали монолитность и высокую прочность бетона ствола, однородность по всей длине сваи.

Метод свободного сброса при устройстве набивных свай узако-аен и в настоящее время является основным на объектах Минэнерго. До 1981 г. этим способом было выполнено более 60 тыс. свай больших диаметров.

На 13.6 представлена технологическая схема бетонирования методом свободного сброса бетонной смеси без специального уплотнения смеси и с различными вариантами уплотнения: всплывающим вибратором (а); глубинным вибратором (б). Жесткую бетонную смесь уплотняют также ударным способом.

Технико-экономические показатели вариантов бетонирования приведены на 13.7. По трудоемкости и интенсивности лучшим является бетонирование свободным сбросом без уплотнения.

После окончания бетонирования скважины и снятия обсадного эатрубка в инвентарной опалубке бетонируют оголовок сваи.

Опалубки демонтируют летом на следующий день, а зимой —• но достижении бетоном прочности 50 кг/см2. Зимой голову бетонируемой сваи утепляют. Для контроля за созреванием бетона по дентру оголовка оставляют отверстие для измерения температуры. Ускоряют твердение бетона электропрогревом на глубину промерзания грунта. Бетонирование ведут в металлической инвентарной опалубке.

Качество бетонирования проверяют ультразвуковым методом $8—10% свай) и испытанием выбуренных кернов (2% свай). Кер-аы выбуривают в 28-дневном возрасте. В свае, намеченной для контрольного бурения, образуют вертикальную скважину коронкой диаметром 110 мм на всю глубину сваи плюс 0,5 >м.

По выбуренным кернам определяют состояние бетона сваи: его яористость, наличие каверн и прочность на сжатие. Для испытания на прочность отбирают керны длиной, равной диаметрам свай или больше их;

Статическому испытанию на вертикальную нагрузку подвергают не менее двух свай и также двух на горизонтальную нагрузку (если это необходимо). В просадочном грунте вокруг контрольных ъв&и грунт замачивают через приямок и скважины, пробуриваемые аа глубину заложения сваи. Влажность грунта контролируют отбором проб из дополнительной контрольной скважины. Испытывают еваи с помощью специального стенда и гидравлических домкратов. Нагрузки передают на анкерные сваи или передвижную грузовую платформу.

Организация работ. Работы по устройству фундаментов на бу-ронабивных сваях ведут по технологическим картам захватками по двум рядам кустов свай (13.7). Если куст состоит из двух свай,

вначале бурят внешние стороны рядов, а затем'внутренние. За время проходки одной стороны ряда в смежном ряду пробуренные скважины должны быть забетонированы. Такая последовательность принята для того, чтобы не нарушать стенку пробуренной ранее скважины при проходке смежной.

Бурение скважин ведется одновременно двумя станками УГБХ-150 в три смены. Бурильный станок обслуживает звено (4 человека) ; скважины бетонирует звено (3 человека) в две смены.

Производительность труда повышается при выполнении работ двумя буровыми установками: одну используют для бурения, вторую— для уширения. Так как затраты времени на обе операции почти одинаковы, исключается необходимость замены рабочих органов.

Обычно бригада состоит из двух звеньев бурильщиков и одного звена бетонщиков. Состав звеньев и перечень оборудования для устройства буронабивных свай (на КамАЗе) указаны в табл. 13.2.

Типы автобетоносмесителей для доставки смеси приведены в табл. 13.2а.

Фундаменты на буронабивных сваях с использованием станков УГБХ-150 сооружаются меньшими темпами из-за необходимости наращивания шнеков.

При устройстве свай небольшой длины схема производства работ -принципиально не отличается от описанной выше, но бетонировать скважины несколько проще.

На 13.8, а показана часть свайного поля под промышленное здание со сваями длиной 6 м, диаметром 0,4 и с уширением до 1,2 м. Почасовая циклограмма (13.8, б), определяющая время каждого процесса, составлена для установки арматурного каркаса и бетонирования куста из четырех свай. Общая продолжительность бурения одного куста свай    10,5   ч,    армирования   и бетонировалована нужного диаметра (1,6—2 м). Средняя производительность машин за емену составляет 11—12 скважин с уширениями, готовыми под заливку бетоном.

Бетон из бункера через воронку укладывают порциями в котлованы. Эту операцию выполняют с помощью монтажного крана на гусеничном ходу грузоподъемностью 10 т. Затем бетон послойно уплотняют глубинными вибраторами И-116.

Эффективность устройства буронабивных свай подтверждена: практикой. Так, их особенно выгодно устраивать в условиях лессовидных грунтов большой мощности. Как видно из табл. 13.3, преимущество таких свай состоит в резком сокращении объема земляных работ по сравнению с устройством столбчатых фундаментов., тогда как объем бетонных работ и их стоимость примерно одинаковы в обоих случаях. В подсчете общей эффективности учтены снижение сезонных затрат и экономия на накладных расходах. Следует учитывать также, что при устройстве набивных свай повышается надежность фундаментов.

На основе указанных данных построена сводная циклограмма общего потока, позволяющего вести работу с таким расчетом, чтобы два буровых станка, работающих в три смены, обеспечили фронт работы для бригады бетонщиков в две смены. Из циклограммы видно, что бурение должно вестись двумя параллельными потоками, а бетонирование одним.

Короткие сваи такой конструкции применяют также в жи-

лищном строительстве Ленинграда. Работы по устройству скважин с их уширением ведут с помощью буровой машины и бурофрезер-ного уширителя, крепящихся на тракторе С-100 (13.9).

Буровой машиной проходят скважины глубиной 3,4 м и диаметром 0,65 м. Затем уширитель вводят в скважину, и он срезает грунт в зоне опорного уширения. Грунт заполняет часть скважины, расположенную ниже уширения, и удаляется оттуда буровой машинок без башмака.

Исследованиями сравнительной эффективности применения забивных и набивных свай установлена целесообразность набивных свай при консистенции грунта В^0,4 и просадочной толще в пределах 5—15 м, а также 5<0,4 при глубине 15 м и более. Особенно же эффективны они по сравнению со столбчатыми и ленточными фундаментами. Так, по данным Главленинградстроя, применение коротких буронабивных сзай взамен ленточных фундаментов в жилищном строительстве позволяет уменьшить объем земляных работ в 2 раза, трудовые затраты на 40% и стоимость на 40—45%. Более подробно устройство буронабивных коротких свай описано далее на примере свай с камуфлетным уширением.

Контроль качества. При контроле качества работ по устройству сваи с уширениями одна из основных операций — определение соответствия диаметра полости пяты проектному.

После уширения пяты и зачистки дна скважины перед установкой армокаркаса проверяют качество полости с помощью переносной лампы; для этого можно использовать также буроскоп. Диаметр уширения в процессе разбуривания определяют по риске на протарированной штанге (специальная риска указывает полное раскрытие ножей).

При осмотре скважины устанавливают соответствие ее размеров проектным, вертикальность и сохранность стенок, качество основания. Результаты осмотра заносят в специальный журнал. Отклонение размера пяты от проектного в зависимости от локальных условий (влажности, плотности, вкраплений мелких булыг и т. п.) допускается в пределах ±2—5%.

При небольшой глубине заложения сваи (3,5—4 м) вполне удовлетворительные результаты дает визуальный осмотр стенок скважины и уширения. При большой же глубине и недостаточном естественном освещении для осмотра уширений используют прибор типа перископ. Однако при этом способе трудно получить достоверные данные о чистоте забоя скважины.

Для измерения глубины и диаметра уширений применяют приборы НИИСП Госстроя УССР и треста «Укрспецгидрофуидамент-строй». Первый обеспечивает замер полости пяты сваи в пределах 37,5—121>6 см, второй 47,5—160 см при глубине до 25 м.

Влияние чистоты забоя и а н е с у щ у ю с по с о б н о с ть свай. Многочисленные данные показали, что разброс несущей способности одинаковых по параметрам свай, выполненных в идентичных грунтовых условиях на тех же площадках, достигает значительных величин (до 40%). Установленная несущая способность сван в решающей мере зависит от состояния забоя.

Как показали испытания группы свай в идентичных грунтовых условиях, остатки разрыхленного грунта на дне скважины существенно снижают несущую способность сваи по сравнению со сваями в скважинах с зачищенным дном (например, со 170 до 110 тс при диаметре свай 0,6 м и длине 12,5 м). При уплотнении же разрыхленного грунта несущая способность сваи повышается до 180 тс.

Для зачистки дна скважины 'Изготовляют ковшовые буры; внесены некоторые изменения в конструкции механических расширителей, позволяющие зачищать забой; разрабатывают средства контроля состояния забоя.

Контроль качества бетонных работ ведут в соответствии с требованиями СНиП Ш-15—76 «Бетонные и железобетонные конструкции монолитные».

При приемке фундаментов на буронабивных сваях, в том числе камуфлетных, предъявляют следующие документы и материалы: проект свайного фундамента; данные о результатах геологических и гидрогеологических исследований, а также об агрессивности грунтовых и поверхностных вод; акты геодезической разбивки свайных

фундаментов; результаты испытания материалов, применяемых в свайном фундаменте, журнал бурения, камуфлетирования и бетонирования свай; исполнительный план расположения свай в сооружении или конструктивной части его; данные о контрольных испытаниях свай и заключение.

Бетон отрытых испытываемых свай, обнаженных голов и частей свай под высокий ростверк не должен иметь шеек, инородных включений и каверн глубиной более 3 см.

Если отклонения превышают допуски, по указанию авторского-надзора устраивают дополнительные сваи или предусматривают другие мероприятия по усилению конструкций свай, имеющих дефекты.

§ 2. Организационная система контроля качества устройства набивных свай

На изготовление набивных свай по сравнению с забивными требуется больше операций; наличие же мокрых процессов в значительной мере усложняет технологию работ. Для этих условий следует совершенствовать технологию и применять новые технические средства для гарантированного обеспечения качества свай.

В этой связи представляет интерес опыт организации службы качества изготовления набивных свай на строительстве КамАЗа. Контроль за строительством фундаментов из буронабивных свай вела приемочная комиссия, состоявшая из представителей технической инспекции, строительной лаборатории, авторского надзора, заказчика, НИС Гидропроекта и производителя работ.

Работники технической инспекции и строительной лаборатории проводили пооперационный контроль качества изготовляемых свай и совместно с начальником участка, представителем авторского надзора и куратором заказчика участвовали в приемке работ. Конт-' ролеры ставили в известность начальника участка о всех отступлениях от требований ВТУ и добивались их устранения.

Примерный перечень элементов пооперационного контроля качества свай на этой стройке приведен в табл. 13.4 с указанием контрольных приборов и приспособлений для контроля качества каждой операции.

Весьма ценно, что при контроле качества бетонной смеси систематически проверялась марочная прочность цементов и заполнителей, отбирались контрольные образцы непосредственно на бетонном заводе, а также в ходе бетонирования свай.

Выборочный отбор монолитных образцов грунта из основания сваи

ДГ-500, насосная станция НСП-400, прогибо-меры ПАО-6, шланги высокого давления

Структура  грунта  в  основании сваи

Станок ЗИФ-300 или СБУД-150, коронки с твердосплавной напайкой, грунтонос конструкции Симонова

§ 3. Камуфлетные сваи

Фундаменты на буронабивных сваях с камуфлетными пятами возведены под промышленные здания на Братском лесопромышленном комплексе, в Запорожье и под сотни жилых домов в Киеве, Москве, Харькове, Кривом Роге, Запорожье,   Магадане   и других городах.

Сущность метода камуфлетирования заключается в том, что при взрывании грунта сосредоточенный заряд ВВ, помещенный на достаточную глубину, образует в грунте камуфлетную полость. Размеры ее, зависящие от свойств грунта и ВВ, колеблются от нескольких объемов заряда до нескольких их сотен (13.10). Полость, заполненная бетонной смесью, образует камуфлетную пяту.

Способ уширения основания свай камуфлетным взрывом впервые применил Вильгельми в 1901 г. Скважины при этом образовывались бурением и погружением обсадной трубы с открытым нижним концом. После извлечения грунта из трубы туда опускался заряд ВВ и оболочка заполнялась бетоном, выполняющим роль забойки. В результате взрыва образовывалась уширенная полость, которую бетонировали, постепенно извлекая обсадную трубу.

Чтобы исключить трудоемкую операцию по удалению грунта из обсадной трубы, А. А. Луга предложил в 1941 г. новую конструкцию камуфлетных свай. Металлическая оболочка по его способу погружается в грунт с закрытым концом, заряд помещается в центр

конуса-наконечника сваи. При расчете заряда А. А. Луга дополнительно учитывал необходимость взрыва наконечника оболочки (13.11). Взрыв производится после заполнения оболочки бетоном. Сваи Луги применялись при сооружении мостов, высоких труб. Современные методы устройства камуфлетных свай разработаны Д. А. Романовым (НИИСП Госстроя УССР). Опыт сооружения этого типа свай обобщен в Указаниях по проектированию, устройству н приемке свай с камуфлетной пятой (РСН 130—64).

Устройство буронабивкых коротких свай с камуфлетной пятой описано ниже. В комплексный процесс изготовления сваи входят следующие операции (13.12): / — бурение скважины, // — закладка заряда ВВ, /// — заполнение скважины бетоном, IV — каму-флетный взрыв ВВ для получения уширенной полости, V—добето-нирование скважины для образования ствола сваи. В зависимости от способности грунта держать стенку скважины, глубины заложе-

ния, материалов и конструкции сваи схема изготовления такиж свай может видоизменяться, но последовательность остается той; же.

В подготовительный период необходимо согласовать график устройства камуфлетных свай с организацией, выполняющей взрывные работы, а при больших объемах работ подготовить помещение для. хранения ВВ.

Бурение скважин. Для фундаментов пятиэтажных домов, сооружаемых на суглинках, оптимальными габаритами камуфлетных свай можно считать диаметр 0,4 м и глубину 2,5—3 м. Скважины целесообразно разрабатывать шнеком или буровой коронкой диаметром 0,38 м, являющейся комплектным оборудованием ямобурз. Фактический диаметр скважины получается 0,4—0,43 м.

При выборе бурильной установки предпочтение отдают агрегатам, отрывающим скважины на полную глубину без дополнительных секций шнека.

Буровой агрегат обслуживают машинист и рабочий первого-второго разряда. Последний обязан сигнализировать машинисту при установке агрегата в исходное положение, очищать шнек от грунта, дополнительно контролировать вертикальность и глубину бурения,, помогать сменять буровые наконечники и закрывать устье скзажив инвентарным щитом после окончания работы. На случай постановки дополнительных шнеков требуются два вспомогательных рабочих. Производительность агрегата БИК-9 в грунтах II—III категорий составляет 23—30 скважин в смену при глубине их 2,5 м.

Обсадка стенок скважин инвентарной трубой с воронкой обязательна в несвязных и малосвязных грунтах. При проходке плотных грунтов необходима коронка с небольшим патрубком для предо^ хранения устья скважины от обрушения.

Обсадные трубы следует опускать не на полную глубину сква--жин, а на 0,8—1,2 м и выше дна во избежание деформации конца трубы во.время взрыва.

Инвентарные обсадные трубы можно изготовлять из стальной трубы диаметром 380 мм или стального листа толщиной 1,5—2 мм; из таких листов изготовляют воронку. Воронка имеет высоту 400 мм, горловину в верхней части 700X700 мм, которая внизу переходит в трубу.

Во избежание просадки обсадной трубы и для удобства извлече-кия ее вручную в месте перехода воронки <в трубу приваривают металлические з'шки из прута диаметром 12—14 мм. В эти ушки прв опускании трубы в скважину закладывают монтажные ломики. Воронки должны иметь одинаковые размеры для удобства замера разницы уровней бетонного столба в скважине и воронке до взрыва к после него.

Камуфлетирование свай. На одиночный объект взрывчатые вещества завозят на строительную площадку из расчета суточной потребности их в соответствии с проектом производства взрывных. работ..

Один из основных методов контроля размера пяты — определение диаметра уширения по расходу бетона, измеренного рейкой по понижению уровня бетона в скважине после взрыва. Данные замеров заносят в журнал, который ведут как основной исполнительный документ при производстве свайных работ.

Журнал по форме, указанной в табл. 13.7, заполняет специально выделенный лаборант, техник ПТО или мастер под контролем лица, ответственного за проведение работ на данном сооружении.

При камуфлетирован-йи полостей скважины обычно применяют электрический способ взрывания с помощью электродетонатора (ЭД) и реже с помощью детонирующего шнура (ДШ).

Для осуществления взрыва электродетонатором необходимы источники тока, приборы для взрывания, проводники цепи и электроприборы, измеряющие сопротивление взрывной сети и электродетонаторов. Источником тока для взрыва служит электроосветительная или силовая сеть, для подключения к которой оборудуют закрытый кожухом рубильник. Доступ к последнему имеет лишь взрывник. Рубильник включают в сеть только в момент взрывания.

При отсутствии электросети вблизи объекта источником тока могут служить взрывные машинки типа ВМК-3/50, К.ПМ/2, ВМА-5© и ПМ/1.

Взрывную сеть проводят в дублированном исполнении. Каждый заряд снабжают четырьмя электродетонаторами, присоединяемыми по два к основной и дублирующей двухпроводной электросети.

Для защиты проводов от повреждения и,намокания в пределах воронки и скважины их вставляют в резиновые или эбонитовые шланги, а при отсутствии последних провода защищают деревянными рейками. Удобен в эксплуатации электрошланг марки ШРПС к резиновой оплетке. Конец проводки прочно прикрепляют к таре заряда.

После установки заряда проверяют сопротивление электровзрыв--ной сети. Разница в расчетном и полученном при замере сопротивлениях не должна превышать 10%- Заряд при опускании в скважину устанавливают по ее центру. При больших диаметрах скважин: для этого используют направляющие планки.

Способ электрического взрывания дает возможность производить взрывы с расстояний, предусмотренных правилами техники безопасности. При этом можно одновременно взорвать любое количество зарядов и предварительно проверить всю цепь, что обеспечивает безотказность работы.

Недостаток этого способа — возможность преждевременного-взрыва от блуждающих токов, для ослабления действия которых требуется дополнительная защита.

Заряд должен иметь объемную массу не менее 1,5 г/см3, с тем чтобы он не всплывал при заполнении скважины литым бетоном или при попадании на него воды.

Бетонирование первое. После' опускания заряда в скважину (13.13) его засыпают на 10—15 см песком или заливают раствором для смягчения удара падающего бетона о ящик с зарядом при бетонировании. В случае заполнения скважины товарным раствором эта операция отпадает.

Высота столба смеси над зарядом должна быть достаточной для предотвращения выброса бетона при взрыве.

Минимальную высоту заполнения трубы бетонной смесью для камуфлетирования свай в неустойчивых грунтах назначают из условия просадки столба смеси после взрыва на высоту, необходимую для заполнения всей камуфлетной полости, а также бетонной пробки над ней высотой 2 м.

При устройстве пробных камуфлетных свай следует уточнить •величину столба, определенную расчетом.

Бетонирование скважины ведут из бункера, вместимость которого зависит от темпа работы, типа подъемного механизма и транспорта.

При подаче бетона автокраном грузоподъемностью 5 т применялись четыре бункера вместимостью 0,25 м3. Два из них находились под разгрузкой, а два — в работе. Если на сооружении фундамента используют кран нулевого цикла, то необходим бункер емкостью в 2 м3, что обеспечивает бетонирование пяти скважин за один цикл. Бункера должны иметь затворы секторного типа, позволяющие легко регулировать выдачу бетонной смеси.

При подаче смеси запрещается находиться над скважиной, затвор же бункера следует открывать удлиненной ручкой, с тем чтобы находиться от центра скважины на расстоянии 1—1,2 м.

При большой жесткости смеси столб ее может зависнуть над скважиной. Пробку бетона легко разрушить вибробулавой или любым стержнем (лом, арматурный прут и т. п.). После взрыва ВВ надо выждать несколько минут, пока развеется дым, и одновременно с замером уровня смеси осмотреть скважины. Неглубокие скважины (2,5—3 м) днем легко просматриваются на полную глубину.

На 13.15 показаны шаблоны для выверки арматурных выпусков, связывающих сваи со сборными раидбалками. Шаблоны воспроизводят размеры рандбалок и размещение в них каналов для арматуры.

В стыке сваи с колонной посредством сварки монтажных столиков после вибрирования головы сваи в бетон на отметку монтаж-

ного горизонта вдавливают анкеры монтажного столика. Операцию эту можно легко выполнять вручную в свежем бетоне. Небольшое осаживание столика производят ударами кувалды. Верх сваи желательно выполнять с минусовыми допусками, а под монтажный столик следует подлить цементный раствор.

При сборном варианте тела сваи вместо операции второго бетонирования производят монтаж (посадку) крловны.

Устанавливают сборные железобетонные сваи основным монтажным механизмом. При очень жесткой бетонной смеси для уплотнения ее в камуфлетном котле используют вибратор. После опускания и выверки сваи зазор между ее боковой поверхностью и стенкой скважины заливают жидким раствором. Незначительную рих-

товку сборной стойки, которая может потребоваться в процессе ее погружения, выполняют клиньями с подносными-струбцинами.

Монтаж сборных конструкций подземной части дома обычно ведет тот же состав бригады, что и свайные работы. При монтаже в особых условиях (зимнее время, мерзлые или несвязные грунты, приток воды и т. п.) вводят дополнительные операции.

Техника безопасности. Кроме выполнения правил техники безопасности для выполнения общестроительных работ при устройстве камуфлетных свай необходимо соблюдать дополнительные правила. Так, взрывные материалы положено завозить на строительную площадку в количестве, не превышающем суточной потребности. Подготовку зарядов следует вести в специально оборудованном помещении.

Перед началом взрывных работ из членов бригады выделяют оцепление, которое инструктируется взрывником с записью в журнал особо опасных работ. После сигнала взрывника и до отбоя в опасную зону (30 м) никто не допускается.

Во время взрыва из опасной зоны необходимо вывести всех, включая взрывников. Машины должны находиться не ближе 3 м от скважины, причем стекла в кабинах нужно закрыть во избежание повреждения от случайных разлетов отдельных щебенок или комьев земли.

Руководители взрывных работ применяют звуковые сигналы свистком или сиренами. Первый сигнал (предупредительный) подают одним продолжительным свистком. По этому сигналу люди выходят из зоны, а оцепление занимает свои посты. Второй сигнал (боевой) — два продолжительных свистка. После этого сигнала производится взрыв. Третий сигнал (отбой) подают тремя короткими свистками после осмотра места взрыва. Только после этого (а не после взрыва) разрешается доступ в зону работ.

Комплексная механизация и организация работ. В практике сооружения домов на камуфлетных сваях применяют несколько схем механизации работ.

На 13.18 показаны технологические схемы и график производства работ с использованием автоямобура и автокрана. Бурить 103 скважины было запроектировано автоямобуром с разбивкой на 6 захваток по числу смен со средней производительностью 20 шт. в смену. Шестая смена — фактически резервная, так как остается пробурить лишь 3 скважины.

Бетонируют сваи с помощью автокрана К-51 с 17 .стоянок. С каждой стоянки изготовляют в среднем 6 свай в полном цикле (первое и второе бетонирование). Время камуфлетирования в данном случае является технологическим перерывом. Изготовить все

сван предусмотрено за 7 рабочих смен. Монтаж сборных рандба-лок производится в течение 4 смен тем-же краном. i    Общая продолжительность выполнения нулевого цикла до отметки низа цоколя при двухсменной работе принята 10 дней.

К недостаткам этой схемы относятся невозможность комплексного выполнения всей подземной части из-за непригодности принятого основного механизма — автокрана — для монтажа цокольных панелей и перекрытий; необходимость устройства временных дорог для автокрана на недренирующих грунтах; значительные потерн времени на установку крана в рабочее положение из транспортного, и наоборот, что, по данным треста Мосоргстрой, уменьшает время полезной работы автомобильного крана почти в два раза по сравнению с самоходным.

Описанную схему механизации целесообразно применять в условиях благоприятных грунтов (дренирующий или мерзлый грунт), для бесподвальных зданий с цоколем-рандбалкой, имеющей массу, соответствующую грузоподъемности крана, если с его помощью ведут сборку надземной части, а также при малом объеме работ, когда завозить самоходный кран нецелесообразно.

В случаях сооружения камуфлетных фундаментов в особых грунтовых условиях в комплекты нужно вводить дополнительные механизмы и применять схемы производства работ, показанные на 13.19 и 13.20.

Экономические показатели устройства камуфлетных свай. Фундаменты на сваях с камуфлетной пятой целесообразно устраивать в тех же случаях, что и другие набивные сваи, выполняемые сухим способом. Их устраивают тогда, когда требуется увеличить несущую способность ранее погруженных в грунт свай-оболочек с открытым нижним концом или глухим конусным башмаком.

В табл. 13.9 приведены технико-экономические показатели возведения подземной части бесподвального здания (графы а и б) и здания с продольной несущей стеной и техническим подпольем (графы в и г) на сборных ленточных фундаментах и камуфлетных сваях. Подсчеты выполнены по рабочим чертежам и ППР.

Из этих данных видна эффективность применения камуфлетных свай по всем показателям. Лучшие результаты достигнуты в случае устройства камуфлетных свай для бесподвального здания (стоимость 79%, трудовые затраты 48%; сроки работ 50%), однако и в случае высоко расположенного ростверка (графы в и г) результаты достаточно хррошие.

В табл. 13.10 приведена структура затрат на сооружение подземных частей типовых жилых зданий с продольной несущей стеной. Характерно значительное уменьшение земляных работ по сравнению с блочным вариантом и особенно важно резкое снижение объема земляных работ, выполняемых вручную. В фундаменте с камуфлетными сваями, равно как и с другими набивными сваями, земляные работы выполняют лишь для выравнивания пола в щитовом помещении и тепловом пункте. При небольших изменениях проекта (вынос электрощита в надземную часть, монтаж элеватора на стене техподполья без устройства отдельного помещения) ручная разработка грунта будет полностью ликвидирована.

Основная экономия достигается вследствие уменьшения расхода бетона в стенах подвала (в блочном фундаменте прочность бетона используется не полностью).

На взрывные работы, позволяющие мгновенно создать ушире-ние и увеличивающие несущую способность опоры в 5—6 раз, затрачивается незначительная сумма.

§ 4. Сваи с лучевидным уширением

Для увеличения опорной площади свай в их основании применяют различные методы и механизмы. Одним из механизмов является сконструированный инженерами Ягудиным и Дружининым гидравлический уширитель свай. Впервые он был применен в Куйбышеве и Волгограде в 1965 г. для фундаментов гражданских и сельскохозяйственных зданий, а впоследствии — для крупнопанельных жилых домов и промышленных объектов Минпромстроя СССР.

Технологическая последовательность устройства свай с лучевидным уширением принципиально не отличается от применяемой при изготовлении других типов буронабивных свай.

Оригинальным является метод образования местного уширения. скважин с помощью устройств УГС-2, УГС-2М и УСМ (13.21). Гидродомкрат приводится в действие маслопасосной станцией про-ритель, опущенный на дно скважины, под воздействием гидродом-крата установки УГС-2, УГС-2М или электромеханического привода установки УСМ путем ра'здвижки плит шарнирной системы создает местное уширепие полости скважины.

Комплект устройств УГС-2 и УГС-2М состоит из гидродомкрата ДГ-170-1120 и приваренной к тягам шарнирной системы. Можно применить и другие типы гидродомкратов двойного действия с максимальным усилением Р-150 т и ходом поршня не менее 600 мм. Гидродомкрат приводится в действие маслонасосной станцией производительностью 10—20 л/мин с рабочим давлением 250 ат.

Установка УГС-2 (13.21, б) работает следующим образом.. Масло из резервуара насосной станции, состоящей из трех сблоки-

рованных плунжерных насосов НСП-400, подается по гибкому шлангу под поршень гидродомкрата в нижний штуцер и поднимает поршень вверх. Шток гидродомкрата с жестко приваренными к нему тягами передает через них усилия шарнирной системе. Плиты этой системы сближаются по вертикали и, уплотняя грунт, образу-

ют уширенную пяту скважины. Снижением давления в гидродомкрате шарнирную систему уширителя приводят в первоначальное положение, и установку извлекают из скважины.

Бетонируют скважины с уширенной пятой обычными методами.

Если необходимо уширить пяту по всему периметру сваи, операцию уширения выполняют повторно с предварительным поворотом рабочего органа на ширину плиты, с тем чтобы грунт уплотнялся между лучами уширения.

В установке УСМ (уширитель скважин механический) вместо гидравлического привода применен электромеханический (13.21, в).

Установки гидравлического действия УСГ-2 и УСГ-2М отличаются конструкцией рабочих органов. Рабочий орган УСГ-2 состоит из пяти парных плит. Каждая пара связана шарнирно между собой и с шарнирной системой. В рабочем органе УСГ-2М имеется два ряда парных плит, по 5 пар в каждом ряду. Это позволяет не-

сколько увеличить площадь уширения и уменьшить количество грунта, попадающего внутрь шарнирной системы.

В типовых технологических нормалях отражены затраты времени и труда на изготовление одной сваи. По графику строительства продолжительность работ по устройству подземной .части дома составляет 12 дней.

На строительстве нескольких зданий химической промышленности в Чувашской АССР буронабивные сваи устраивали в суглинке в виде кустов из 4—6 шт. длиной от 4 до .9 м диаметром 0,5 м и уширением 1,2 м. Скважины до 9 м бурили в два приема. Вначале ямобур шнеком проходил грунт до отметки — 3,5 м, а затем их бурили на проектную глубину вибробуром ВБ-1, подвешенным1 на крюк крана.

Вибробур обслуживало звено в составе машиниста, крановщика и двух подсобных рабочих. Бурение велось, в несколько циклов (одна проходка дает заглубление примерно 0,8 м).

Для уширения пят применялось навесное оборудование крана или автопогрузчика УСГ-2М. Состав звена был тот же, что и при бурении скважин. Затраты времени на уширение одной пяты составляли 16—18 мин (20—25 свай в смену).

На одном из объектов были применены комбинированные сваи со сборным железобетонным стволом. Стойки погружались с помощью дополнительного груза массой 1,5—2 т. Пазухи скважин заливались бетоном.

Сравнение показателей трех вариантов фундаментов для корпуса синтеза химического комбината в Чебоксарах приведены в табл. 13.11.

Замена ленточных фундаментов набивными сваями, как отмечалось ранее, дает большую экономию трудовых затрат. Устройство фундаментов на набивных сваях при строительстве крупнопанельных домов позволило почти в 2 раза снизить стоимость фундаментов.

§ 5. Устройство буронабивных свай с помощью специализированных установок

Сваи «Беното». Глубокие опоры из набивных свай широко применяют в зарубежной практике. Одним из типов таких опор являются набивные сваи, выполняемые специальными агрегатами фирмы «Беното» (Франция). Эта фирма создала конструкции специализированного оборудования для выполнения всех операций по устройству глубоких свайных опор.

Одним из видов оборудования фирмы «Беното» является станок ЕДФ-55-Cyriep, частично применяемый на советских стройках. С помощью этого станка можно устраивать сваи диаметром от 0,36 до 2,1 м и глубиной до 120 м в различных гидрогеологических условиях. Буровой уширитель позволяет увеличить опорную поверхность в 5—6 раз. Несущая способность таких свай достигает 1000 тс.

Агрегат состоит из двух систем, смонтированных на одном шасси: бурового станка и гидравлической установки для погружения обсадных труб    (13.22),

Проходку скважины ударным бурением ведут с помощью тру-, боэкскаватора «Хаммер-Граб». Он представляет собой грейферный захват специального типа массой от 1150 до 1435 кг для рыхления грунта в скважине и извлечение его.

Агрегат снабжен трубогибочным станком для заготовки на месте обсадных труб нужного диаметра из металлического листа толщиной 6—10 мм и сварочными аппаратами для сварки листов и стыкования труб между собой по мере погружения их в грунт. Можно применять и железобетонные трубы.

Опорой служат четыре боковые лапы, перемещаемые гидравлическими домкратами. Агрегат передвигается по площадке по принципу шагающего экскаватора. Когда агрегат приподнят с помощью одних домкратов, два других приводят в движение две лыжи с рельсами, по которым машина может передвигаться.

Длина агрегата ЕДФ-55 в рабочем положении 8,7 м, ширина 3,65, высота 13,5 м; масса без осадных труб 32 т.

К месту работ станок перевозят на тележках на автомобильном ходу. Установку обслуживают три человека: оператор, выполняю-

щий основные работы с помощью лебедки, второй оператор, управляющий гидравлической системой, насосами и домкратами, и подсобный рабочий.

Перед началом работ производится разбивка осей свай; отклонение положения отдельной сваи допускается в пределах ±5 см.

При бурении следят за соответствием геологических и гидрогеологических условий, принятых в проекте. Для этого отбирают но мере заглубления образцы грунта, которые хранят до составления акта приемки — сдачи свай. Периодически замеряют сваи для сопоставления фактической геологической обстановки с проектной.

При бурении скважин стенки их закрепляют обсадными трубами, состоящими из отдельных секций длиной 2,4 или 6 м.

На нижнем фланце первой секции монтируют режущий наконечник. Для бурения пластичных глин, крупнообломочных пород и песков применяют обычные режущие наконечники, а при проходке скальных грунтов и твердых глин — твердые.

Особенностью разработки скважин станками «Беното» является оригинальный способ обуривания забоя обсадной трубой. Последняя внедряется в забой, совершая с помощью гидроустройства вращательные движения попеременно в противоположных направлениях и одновременно поступательное движение на забой (13.23).

Скорость проходки скважины, колеблющаяся в широких пределах (0,8—6 м/ч), в значительной степени зависит от выбранного рабочего органа для данного грунта. Поэтому бригада должна по-

стоянно следить за напластованием грунта и в случае 'необходимости заменять рабочие элементы (13.24).

 Грейфер со сменными челюстями является основным рабочим органом для разработки грунтов, причем песчаные и крупнообломочные грунты разрабатывают грейфером большего объема, пла-грейфером, имеющим челюсти с режущими кромками, а твердые глины и скальные грунты — челюсти с режущими

зубьями.

При разработке особо твердых грунтов челюсти грейфера блокируют приспособлением, и он работает как ударное долото. Для бурения особо твердых скальных грунтов применяют ударные долота, снабженные зубьями или прямыми резцами.

Водонасыщенные пески и ил разрабатывают желонкой. Быстрый подъем и открывание этого органа (от двух до трех операций в 1 мин при глубине до 15 м) значительно ускоряют производство работ. Трубы длиной 2,4—6 м соединяют между собой с помощью болтов или винтовой нарезки.

Уширитель «Сегби» (13.24, в) перед разбуриванием закрепляют специальным устройством внутри обсадной трубы, для чего последнюю приподнимают над забоем. Механизм раскрытия ножей работает от гидропривода. Грунт извлекается из скважины при сомкнутых режущих ножах.

По окончании бурения дно скважины очищают от грунта с помощью грейфера, и при необходимости в скважину устанавливают арматурный каркас отдельными секциями. Каркас закрепляют так, чтобы образовать защитный слой арматуры толщиной до 5 см. Если армируют только голову сваи, арматурные стержни погружают

в свежий бетон.

В практике сооружения свай «Беното» применяют три способа бетонирования: при подаче бетонной смеси по бетонолитной трубе, раздельный способ, и с помощью контейнера, входящего в комплект оборудования.

Бетонную смесь литой консистенции обычно укладывают по спускной трубе диаметром 195 мм. Под водой скважины бетонируют методом вертикального перемещения трубы или с помощью контейнера, имеющего форму усеченного конуса с расширенным основанием. Нижняя часть контейнера закрывается двумя створками полусферической формы, для управления которыми предусмотрен' стержень. Когда створки находятся на дне скважины или на поверхности уложенногс бетона, они не закрывают отверстий в контейнере, что обеспечивает полное опорожнение последнего при подъеме (13.25).

Бетонирование сваи станком «Беното» производят следующим образом. При сомкнутых створках заполняют контейнер бетоном, закрывают верхние заслонки и погружают в скважину. Скважина в этом случае всегда находится под полным давлением водяного столба. Затем у створок, находящихся на дне скважины или на поверхности уложенного бетона, ослабляют затвор, и они приоткрываются. При поднятии контейнера бетон высыпается, а освобожденное пространство в контейнере заполняется водой, которая поступает через верхние заслонки, открывающиеся в одно время с нижними.

Быстрее удаляется бетон из контейнеров, имеющих форму усеченного конуса. В таком контейнере столб бетона не соприкасает-

ся с водой, находящейся в скважине. Смесь выгружается только при положении контейнера на дне скважины или на поверхности уложенного бетона.

При раздельном бетонировании после установки каркаса в скважину пропускают трубу для  подачи  раствора, засыпают щебень или гравий (фракции 20—70 мм), после чего нагнетают цементный раствор под давлением. 

Вследствие вращателыю-поступательного движенил трубы бетон проникает в окружающий грунт и повышает сцепление сваи с ним, что значительно увеличивает грузоподъемность сваи. Несущая способность свай, изготовленных таким способом, достигает 400 тс/м2.

В ходе выполнения работ нужно тщательно вести журналы бурения и бетонирования, так как с их помощью контролируется качество изготовляемых буровых свай. В зимних условиях регулярно измеряют температуру бетонной смеси.

Приемку буровых свай производят до устройства ростверка на основании следующих документов: проекта фундамента, актов приемки материя* лов, данных лабораторных испытаний контрольных кубиков,'мате-" риалов геологической разведки буровых скважин, исполнитель* ных планов буровых свай, актов на скрытые работы и журнала из* готовления свай.

Помимо устройства одиночных вертикальных свай с помощью агрегата «Беното» можно изготовлять сваи с уклоном до 12° от вертикали, сплошные подпорные или противофильтрационные стенки по методу секущихся свай, скважины для водоснабжения и вести вертикальный дренаж.

Ввиду того, что бурение скважин происходит бесшумно и без вибраций, работы можно вести в непосредственной близости от зданий.

На устройство одной сваи длиной 20 м диаметром 1 м в грунте средней плотности требуется примерно 10 ч: на бурение — 5 ч, установку арматуры — 1 ч, бетонирование — 3,5 ч, выемку трубы и передвижение агрегата — 30 мин.

С помощью машин «Беното» за рубежом и в СССР были сооружены фундаменты для различных видов зданий. На сваях «Беното» возведено, в частности, 40-этажное здание из железобетона «Экзе-гсутив Хауз» в Чикаго, при этом 57 свай были погружены в ледниковый моренный грунт с крупными валунами на глубину 35 м. Бурение и бетонирование каждой сваи заняло в среднем 17 ч.

Многоэтажный жилой дом по проекту Ле Корбюзье в Марселе опирается на 36 столбов, каждый из которых передает нагрузку 2000 т на куст из трех свай (13.26). Диаметр ствола сваи равен 1,5 м, уширенной пяты — 3 м. Бурение скважин на глубину 12 м (в плотных мергелях) выполнялось грейфером «Хаммер-Граб» под защитой обсадной трубы. Уширение скважины до 3 м (при высоте усеченного конуса пяты 2,5 м) было выполнено вручную отбойными молотками. В среднем на бурение одной скважины затрачивалось 15 ч.

13.26. Опора фундамента дома по проекту Ле Корбюзье в Марселе

При постройке телефонной станции в Рио-де-Жанейро сваи длиной 19 м были оперты на плотные пески, насыщенные водой. Уширения выполнены с помощью сжатого воздуха. Сваи диаметром 1 и 1,25 м воспринимают нагрузки до 760 т.

В практике советского строительства агрегаты «Беното»   применяют   с 1960 г. для

устройства фундаментов под особо ответственные сооружения. В результате устройства таких свай на Криворожской ГРЭС-2 и Березовской ГРЭС экономия составила около 140 тыс. руб. Кроме того, удалось значительно сократить сроки выполнения работ. Сваи «Беното» были применены в гражданском строительстве Москвы для крупных объектов различного назначения, данные о которых приведены в табл. 13.12.

Опыт устройства свай «Беното» показывает, что несущую способность их можно повысить в случае прорезки толщи слабых и насыпных грунтов и опирания их подошвы на плотные материковые породы и грунты. Так, при строительстве высотной части дома Совета Министров РСФСР часть свай была оперта на мергель, часть — на известняк. Расчетная нагрузка на одну сваю диаметром 1,2 м принималась равной 650 тс. Фактическая несущая способность при диаметре свай 0,9 м и опирании на мергель составила 840 тс, а при опирании на известняк— 1020 тс. При строительстве путепровода Каширо-Рублевского и Минского шоссе применение свай «Беното» диаметром 0,9—1,2 м обеспечило передачу на них нагрузок от 250 до 400 тс.

Для ограничения воздействия ударных нагрузок на существующие здания сваи «Беното» были применены при укреплении стен Малого театра.

В настоящее время транспортировка бетонной смеси осуществляется автобетоносмесителями на базе автомашин КрАЗ, а перемешивают смесь непосредственно перед ее укладкой. В Москве до 1980 г. возведено более 1000 свайных опор с несущей способностью от 250 до 700 тс.

Сваи «Беното» целесообразно применять главным образом при значительной глубине и большой единичной мощности. При наличии оборудования они эффективны при строительстве высотных зданий.

Резервом дальнейшего снижения стоимости устройства свай «Беното» является снижение неоправданно высокой стоимости ма-шино-смены, повышение качества инженерно-геологических изысканий и увеличение несущей способности свай, а также ряд мер организационно-технического порядка. Опоры подобных конструкций особенно эффективны для строительства высотных зданий.

Оборудование для устройства сваи фирмы «Като и Мицубиси». Такое оборудование, выпускаемое фирмой «Като», аналогичное рассмотренным выше агрегатам «Беното», получило большое распространение в Японии. Несколько таких агрегатов приобретено нашими строительными организациями.

Фирма выпускает агрегаты двух вариантов: массой 20 и 50 т (13.27). Оборудование позволяет сооружать сваи диаметром до 2 м при практически неограниченной глубине (табл. 13.13).

Станками фирмы «Като» можно разрабатывать грунт грейферным способом и роторным бурением в отличие от станков «Беното» которые рассчитаны только на грейферный способ бурения.

Ударные грейферы применяют для бурения сыпучих, рыхлых грунтов и средней плотности. Грунт из грейфера через наклонный желоо выгружается в кузов автомобиля или на другой вид транспорта через разгрузочный патрубок. Производительность машины I—о м /ч в зависимости от свойств грунта.

В комплекте агрегата имеются трехстворчатые грейферы, используемые при разработке твердого грунта. Мягкие или сыпучие грунты разрабатывают с помощью грейфера, у которого вместо

челюстей имеются две створки в форме полусфер. Для разработки и извлечения плывунного грунта используют ковш с донным клапаном, через который удаляется разработанный грунт.

Прочные породы, включая скальные, разрабатывают с помощью падающего долота, подвешенного на канате. После каждого удара

долото поворачивается на несколько градусов, что ускоряет процесс разработки. Масса крестовых долот достигает 4 т.

Для связных грунтов средней плотности применяют роторный способ их разработки с использованием цилиндрического бура. После заполнения грунтом бур извлекают из скважины и удаляют из него породу через откидную торцовую крышку. Производительность при этом способе разработки грунта составляет 3— 5 м3/ч.

При разработке более прочных грунтов рабочим органом служат шарошечные долота, которые имеют лопасти с зубьями из высокопрочного металла.

Из скважин разработанный грунт извлекается механическим или гидравлическим способом. При бурении грунтов малой и средней прочности рабочий орган периодически поднимают на поверхность и освобождают от грунта. Эту операцию выполняют при грейферном   и   роторном   (с   по-

мощью бура) способах бурения, а также при разработке пластичных грунтов, налипающих на рабочие органы.

Грунты, разрушенные на мелкие фракции, удаляют гидравлическим способом — путем прямой или обратной промывки скважины водой или глинистой суспензией. При разработке грунта шарошечным долотом применяют обратную промывку скважины. Воду из скважины откачивают эрлифтом через буровую штангу. В отдельных случаях при разработке грунта долотами применяют прямую промывку с использованием глинистой суспензии.

При использовании станков фирмы «Като» применяют два способа крепления стенок пробуренной скважины: с помощью инвентарных труб и гидравлический, когда скважины бурят под глини-| стой суспензией. Более целесообразно крепить стенки скважин обсадными инвентарными и стальными трубами. При разработке малосвязных грунтов обсадную трубу осаживают с опережением забоя, что предотвращает наплыв грунта в скважину, а плотных грунтов — одновременно с понижением уровня забоя.

Для осаживания трубы ее вращают вокруг продольной оси в одну и в другую сторону на 20—30° с одновременным вдавливанием. Для этого используют гидродомкраты, соединяемые с обжимным хомутом, надеваемым на обсадную трубу.

После достижения проектной отметки инвентарные обсадные трубы извлекают по мере укладки бетонной смеси. Для извлечения труб используют вертикальные домкраты в сочетании с неполным вращением труб.

Способ бурения скважин под глинистой суспензией применяют при сооружении ограждающих железобетонных стенок в таких грунтах, когда устойчивость стенок скважины невозможно обеспечить обсадными трубами. Крепление скважины глинистой суспензией требует дополнительного оборудования и увеличения затрат труда.

У буровых станков фирмы «Като» имеется уширитель. В закрытом виде он представляет собой цилиндр, состоящий из трех створок, прикрепленных к основному корпусу. .В корпусе уширителя расположены выдвижные лапы для уширения скважины. С помощью гидродомкратов открываются створки уширителя и выдвигаются лапы.

При включении механизма вращения одновременно открываются створки основного цилиндра, которые при вращении уширяют диаметр скважины. Для извлечения срезанного грунта закрывают створки, не прекращая вращения, в результате чего грунт поступает внутрь рабочего цилиндра.

В отличие от станка 20 ТН агрегат 50 ТН может работать и роторным способом, используя обратную циркуляцию воды. С ее помощью забой непрерывно очищается от разбуренной породы и охлаждается буровой наконечник, а при заливке скважины водой выше уровня грунтовых вод закрепляются ее стенки.

При прямой циркуляции вода нагнетается насосом в буровые штанги, омывает забой и возвращается на поверхность по кольце-

вому зазору между буровыми штангами и стенками скважины. При обратной циркуляции вода поступает в скважину сверху и, омывая забой, через трубы возвращается на поверхность. К преимуществам обратной промывки относятся: чистота скважины, более быстрая и лучшая очистка забоя.

Агрегат обслуживает бригада из семи человек: два оператора и пять рабочих, совмещающих профессии бурильщика, арматурщика и бетонщика. Особенно широко применяют в Японии агрегаты «Ка-то» для устройства фундаментов под многоэтажные гражданские и промышленные здания и под эстакады.

§ 6. Сваи-инъекторы

Свая-инъектор, являющаяся разновидностью забивных пли набивных свай, имеет пяту из массива, образованного одним из известных способов искусственного закрепления грунта. Внутри за-

бивной сваи-инъектора в отличие от обычных имеется инъекторная труба диаметром 1,5—2" (38—50 мм). Нижний конец трубы, выступающий из тела, перфорируют или снабжают пробкой, выбиваемой после погружения сваи (в последнем случае конец трубы находится заподлицо с острием сваи). Верхний конец трубы во избежание повреждения во время забивки помещают ниже головы сваи и также защищают пробкой (13.28).

Изготовляют набивные сваи-инъекторы методом, обычным для набивных свай, при этом инъекторную трубу забивают в центре готовой скважины, а нижний конец должен находиться ниже подошвы скважины на 0,5 м. Чтобы раствор на вышел в пространство между инъектором и обсадной трубой, конец последней закрывают водонепроницаемой пробкой. После этого нагнетают раствор в грунт, а затем в тело сваи.

Сзаи-инъекторы можно применять как для устройства фундаментов для новых зданий и сооружений, так и при реконструкции и укреплении существующих.

Техническую возможность инъецирования и выбора способа закрепления грунта определяют теми же соображениями, что и при

химических методах закрепления грунтов. В последнее время широко применяют . силикатизацию песков, цементно-глинистые растворы, карбамидные и другие полимеры, а также комбинированные смеси с введением в качестве отвердителей кислот и др.

Используя данные, разработанные НИИ оснований по классификации способов химического закрепления грунтов, можно выбрать более рациональный способ закрепления грунта в основании-, по техническим и производственным показателям.

Опыт устройства фундаментов с применением свай-инъекторов в Венгрии описан И. А. Ганичевым в книге «Устройство искусственных оснований и фундаментов» (Стройиздат, 1973). Для фундаментов новых зданий там применяют забивные сваи-инъекторы, а для укрепления существующих фундаментов — буронабивные.

При сооружении гражданских и промышленных объектов в г. Дьере сваи-инъекторы были установлены в гравелистом покровном слое со слабым грунтом мощностью в несколько метров и при высоком уровне грунтовых вод.

Цементная суспензия нагнеталась в скважины для свай длиной s 5 м обычным растворонасосом (13.29). Предельная несущая способность свай была принята 50 тс, фактическая достигает 60 тс.

В аналогичных грунтовых условиях сваи-инъекторы были применены для фундаментов ряда объектов Боршодской рудообогати-тельной фабрики. Всего было изготовлено несколько тысяч свай. Во всех случаях была получена значительная экономия средств.

§ 7. Сваи с термоуширенной пятой в вечномерзлых грунтах

В вечномерзлых грунтах преимущественно устраивают фундаменты с вмороженными в грунт железобетонными сваями. Однако сваи, вмороженные в так называемые высокотемпературные вечно-мерзлые грунты (То ^ 2°С), имеют низкую несущую способность. Это вынуждает увеличивать длину и количество свай по сравнению со сваями в низкотемпературных грунтах. Расход свай при этом возрастает примерно в 2—4 раза.

Применять обычные методы устройства набивных свай с уширенной пятой не удается из-за высокой прочности мерзлых пород. Учитывая это, инженер Эпштейн (г. Норильск) предложил уширять пяты свай с помощью агрегата термомеханического бурения, который был создан в Гипрорудмаше и Харьковском авиационном институте.

Этим агрегатом можно бурить в вечномерзлых грунтах скважины глубиной до 10 м при диаметре 0,5 м и с уширением пяты до 1,3 м. Средняя скорость бурения вечномерзлых крупнообломочных пород с крупными включениями составляет 12—16 м/ч, а песчаных и глинистых грунтов с линзами льда — 26 м/ч.

В комплекс работ по устройству сваи входят операции термобурения скважины и уширения ее, погружение готовой сваи и последующее бетонирование уширения, а также и зазоров между сваей и стенками скважины. Бетонирование ведут раздельным методом путем нагнетания цементного раствора под давлением по 5 ат.

Расчетная нагрузка на сваю длиной 5 м и уширенной пятой 0,8 м составляет 80 тс в высокотемпературных вечномерзлых и талых грунтах основания. Предельная нагрузка на сваю этого типа достигает 150 тс, т. е. выше в 5—8 раз, чем у свай без пят. Несущая способность свай с термоуширенной пятой в вечномерзлых низкотемпературных грунтах (Го ^ 2° С) может превышать 200 тс.

В целом опыт устройства свай с термоуширенной пятой в Норильске расширяет область применения набивных свай смешанной конструкции.