Устройство свай в буровых скважинах

Технология устройства набивных и буронабивных свай

1. Устройство свай в буровых скважинах

2. Устройство свай в продавленных скважинах

3. Устройство свайных ростверков

4. Устройство шпунтовых ограждений

5. Контроль качества свайных фундаментов

6. Техника безопасности и охрана труда

Литература:

1 Технология строительного производства. Учебник для вузов. Под общей редакцией С.С.Атаева. Издание 2-ое, доп., М.; Стройиздат, 1977-380 с.

2 СНБ 5.01.01-99. Основания и фундаменты зданий и сооружений. – Минск: М-во архитектуры и строительства Республики Беларусь, 1999. – 25 с.

3 П13-01 к СНБ 5.01.01-99 Проектирование и устройство буронабивных свай – Минск: М-во архитектуры и строительства Республики Беларусь

4. Штоль Т.М. и др. Технология возведения подземной части зданий и сооружений.Учеб. пособие для вузов: Спец.: «Промышленное и гражданское строительство»/ Т.М. Штоль, В.И.Теличенко, В.И.Феклин-М.:Стройиздат, 1990-288 с.

Устройство свай в буровых скважинах

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 (сухой способ), 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.

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

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

Для устройства свай с уширениями применяют расширители, которые бывают следующих типов: уплотняющие, пантографные, грейферные и др. Наиболее распространенными являются расширители пантографного типа (рис. 1). Основными деталями такого расширителя являются ведущая штанга, режушие ножи и грунтосборник 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 (рис. 2). Если требуется по проекту, то нижнюю часть скважины расширяют с помощью расширителей (рис.1), 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.

а – положение уширителя в скважине перед началом разбуривания полости; б – после завершения разбуривания полости; 1 - грунтосборник; 2 – режущие ножи; 3 – скважина; 4 – штанга; 5 – уширенная полость.

Рисунок 1 - Разбуривание уширенной полости уширителями

I – бурение скважины шнеком; II – разбуривание уширенной полости; III – установка арматурного каркаса; IV - установка бетонолитной трубы с вибробункером; V – бетонирование скважины методом ВПТ; VI - подъём бетонолитной трубы; 1 – буровая установка; 2 – привод; 3 – шнековый рабочий органа; 4 – скважина; 5 – расширитель; 6 – уширённая полость; 7 – арматурный каркас; 8 - стреловой кран; 9 – кондуктор- патрубок; 10 – вибробункер; 11 – бетонолитная труба; 12 – бадья; 13 – уширенная пята

Рисунок 2 - Технологическая схема устройства буронабивных свай сухим способом

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

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 расплыва в скважине, что также спо-собствует предотвращению растекания смеси от места падения (рис. 3). При методе свободного сбрасывания бетонная смесь может укладываться без уплотнения, с уплотнением всплывающим вибратором или глубинным вибратором.

а – без уплотнения; б – с уплотнением всплывающим вибратором; в – то же, глубинным вибратором; 1 – армокаркас; 2 – приёмная воронка; 3 – бадья; 4 – бетон; 5 – вибратор ИВ-60 с поплавком; 6 – скважина; 7 – глубинный вибратор В1 – 631

Рисунок3 - Технологическая схема устройства свай методом свободного сброса бетонной смеси

Возведение буронабивных свай в слабых водонасыщенных грунтах имеет повышенную трудоемкость, что обусловлено необходимостью крепления стенок скважины для предохранения их от обрушения. В водонасыщенных неустойчивых грунтах для предотвращения обрушения стенок скважин применяют глинистый раствор плотностью 1,15—1,3 г/см³, который оказывает гидростатическое дав­ление на стенки скважины. Этому же способствует и образование на стенках скважины глинистой корки вследствие проникания раствора в грунт (рис. 4

I - бурение скважины; II – устройство уширенной полости; III – установка арматурного каркаса; IV – установка вибробункера с бетонолитной трубкой; V – бетонирование скважины методом ВПТ; 1 – скважина; 2 – буровая установка; 3 – насос; 4 – глиносмеситель; 5 – приямок для глинистого грунта;6 – расширитель; 7- штанга; 8 – стреловой кран; 9 – арматурный каркас; 10 – бетонолитная труба; 11 – вибробункер

Рисунок4 - Технологическая схема устройства буронабивных свай под глинистым раствором

Бурение скважины выполняют вращательным способом. Глинистый раствор готовят на месте выполнения работ преимущественно из бентонитовых глин и по мере бурения подают в скважину. Циркулирующий в скважине раствор выносит разрушенные бурами грунты и укрепляет стенки скважины.

При устройстве уширений у свай разбуривание 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 бетонолитную трубу, следя, чтобы нижний конец ее находился всегда ниже уровня поверхности бетона в скважине. Бетонную смесь подают с помощью вибробункера, соединенного с бетонолитной трубой. Бетонная смесь, поступая в скважину, вытесняет глинистый раствор.

Для бетонирования свай методом ВПТ применяют бетонолитные трубы. В бетонолитных трубах секционного типа стыки длиной 2,4—6 м соединяют болтами и замковыми соединениями. К первой секции крепится приемный бункер, через который бетонная смесь подается в трубу. По мере заполнения скважины бетонной смесью бетонолитную трубу постепенно поднимают и удаляют верхние секции. Бетонирование упрощается при использовании телескопической бетонолитной трубы. Такие бетонолитные трубы можно применять только в не-обводненных грунтах. В процессе бетонирования нижний конец трубы должен быть заглублен в бетон не менее чем на 1м. 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. и последующего извлечения.

Устройство буронабивных свай с креплением стенок скважин обсадными трубами (рис. 5) 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 обводнен-ных 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 уширения используют буровой способ.

I – установка кондуктора и забуривание скважины; II – погружение обсадной трубы; III - проходка скважины; IV – наращивание следующего звена обсадной трубы; V – зачистка забоя скважины; VI – установка арматурного каркаса; VII – заполнение скважины бетонной смесью и извлечение обсадной трубы; 1 – рабочий орган для бурения скважины; 2 – скважина; 3 – кондуктор; 4 – буровая установка; 5 – обсадная труба; 6 – арматурный каркас; 7 - бетонолитная труба; 8 – вибробункер

Рисунок5 - Технологическая схема устройства буронабивных свай с применением обсадных труб

.

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.

Набивные сваи любого типа следует бетонировать без перерывов. При расположении свай одна от другой менее чем на 1,5м 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.