Устройство набивных свай и буровых опор

Набивные сваи изготовляют в проект­ном положении. Их различают по спосо­бу устройства и технологии заполнения скважин. В зависимости от концентрации применяемого бетона бывают трамбован­ные сваи (осадка конуса 3...8 см) и литые (осадка конуса 12... 16 см).

Простейшие трамбованные сваи Стра-уссаделают на месте с помощью обсад­ной трубы диаметром 250...300 мм, погру­женной до опорного пласта. Освобожден­ную от грунта полость скважины запол­няют бетонной смесью, уплотняя каждый

слой и одновременно извлекая обсадную трубу (рис. V.6, а).

Частотрамбованные сваи(рис. V. 6, б) бетонируют в скважинах, полученных путем забивки толстостенной обсадной трубы диаметром нижнего ободка 422 мм, закрытой снизу чугунным теряемым баш­маком, поставленнвш на смоляном канат­ном уплотнителе.

Сваи забивают молотом двойного действия. После забивки молот подни-

мают, заполняют обсадную трубу на одну треть бетоном и соединяют молот с тру­бой специальным подбабком с тягами иамортизационными пружинами. Теперь каждый удар молота вверх выдергивает обсадную трубу на 4...5 см, а удар вниз осаживает ее обратно на 2...3 см. В ре­зультате бетон значительно уплотняется и частично втрамбовывается в стены скважины. Операцию повторяют, уста­навливая в скважину, если это предусмотрено, арматурный каркас. Одной копровой установкой изготовляют за сут­ки 10...15 свай длиной до 15 м.

Рис. V.6. Виды набивных свай:

а — трамбованная Страусса; 6 — частотрамбованная; в —■ трамбованная Франки; е —■ виброштампованная; д — пневмонабивная; / — установка обсадной трубы с бетонной пробкой; // — погружение обсадной трубы; /// — обсадная труба в рабочем положении; IV — формирование уширенной пяты сваи; V — установка арматурного каркаса; VI — формирование ствола сваи и извлечение обсадной трубы; VII — готовая свая; VIII — заполне­ние скважины бетонной смесью из бадьи; IX — погружение виброштампа в бетонную смесь; X — заполнение скважины бетонной смесью; XI — повторное виброштампование; XII — погружение арматурного каркаса в смесь с помощью виброштампа; XIII — заполнение смесью полости арматурного каркаса; XIV — послед­ний цикл виброштамповання; XV — окончательное заполнение бетонной смесью; 1 — паровой молот; 2 — ходовые брусья; 3 — инвентарная обсадная толстостенная труба; 4 — чугунный башмак; 5 — ствол бетонной сваи; 6 — трамбованная пробка из сухой бетонной смеси; 7 — трамбовка-молот; 8 — скобы для удержания или извлечения тросами обсадной трубы; 9 — арматурный каркас; 10 — шлюзовой аппарат; // — обсадная труба

Трамбованные сваи Франкиотличают­ся тем, что толстостенная обсадная труба диаметром до 600 мм забивается в грунт без башмака. Его роль выполняет проб­ка из сухой бетонной смеси высотой 0,8...1 м (рис. V.6, в). Тяжелая трам­бовка-молот сначала уплотняет пробку, погружает ее вместе с обсадной трубой до проектной отметки, после чего сква­жину заполняют бетонной смесью, по­слойно трамбуя ее и извлекая одновре­менно обсадную трубу. При помощи коп­ровой установки KPF сваи Франки из­готовляют длиной до 20 м снесущей

способностью до 2000 кН. Число изготов­ленных в смену свай колеблется в зависи­мости от их длины и грунтовых условий: от 5 в легких грунтах при длине 5 м до 0,4 м в тяжелых грунтах при длине 20 м.

Рис. V.7. Технологические схемы устройства буронабивных свай в устойчивых грунтах (а—и) и под

глинистым раствором (к—р):

а, 6 — этапы бурения скважины; в — удаление бурового кондуктора; г — установка арматурного каркаса; д — установка бункера с бетонолитной трубой; е — первый этап бетонирования; ж — подъем бункера, напол­ненного смесью, и удаление обсадного патрубка; и — установка опалубки и бетонирование оголовка; к— бу­рение скважины под глинистым раствором; л — разбуривание уширения; м —установка кондуктора и арма­турного каркаса; к — установка контейнера для пульпы и бетонолитной трубы; п — бетонирование сваи мето­дом ВПТ; р — формирование оголовка сваи; 1 — скважина, заполненная глинистым раствором; 2 — буровой станок; 3 — насосная установка; 4 — глиносмеситель; 5 — отстойник пульпы; 6 — механический расшири­тель; 7 — кондуктор; 8 — арматурный каркас; 9 — контейнер для пульпы, выжимаемой из скважины при ее бетонировании; 10 — вибробункер с бетонолитной трубой; // — клапан бункера; 12 — вибробадья; 13— ин­вентарная опалубка оголовка сваи; 14 — готовая свая с уширенной пятой

Виброштампованные сваи(рис. V.6, г) изготовляют с помощью виброштам­па — стальной трубы, закрытой внизу заостренным наконечником и закреплен­ной верхним концом на вибропогружа­теле. Полученную бурением или пробив­кой скважину заполняют бетонной смесью сразу на всю глубину, затем в бетон погружают виброштамп до внедре­ния его в дно. Бетон вжимается в стенки, расширяя диаметр скважины. Вибро­штамп извлекают, образованную им по-

лость опять заполняют бетонной смесью и вновь погружают виброштамп на пол­ную глубину скважины. Операцию повто­ряют, доводя диаметр сваи до за­данного, определяя его по расходу бето­на.

Литые сваиприменяют, если освобож­денная от грунта полость сваи запол­няется грунтовой водой, что препятст­вует трамбованию бетонной смеси. Тогда бетонирование ведут бадьей с открываю­щимся дном, погружая ее до упора в по­верхность ранее уложенного бетона. Обсадную трубу постепенно извлека­ют.

Пневмотрамбованные сваиустраивают при большом притоке грунтовой воды в скважину (рис. V.6, д) . К обсадной трубе длиной 20 м и диаметром 600 мм присое­диняют шлюзовой аппарат, оборудован­ный верхним и нижним клапанами. В первую очередь, сжатым воздухом под давлением 0,4 МПа отжимают воду из скважины; затем, закрыв нижний кла­пан, заполняют камеру шлюза бетонной смесью и закрывают верхний клапан. Увеличивая давление в камере до уров­ня давления в скважине, открывают ниж­ний клапан, и бетонная смесь падает в осушенную скважину. Операцию повто­ряют, постепенно поднимая обсадную трубу и, соответственно, снижая давле­ние сжатого воздуха.

Буронабивные сваидиаметром от 0,6 до 2 м устраивают в устойчивых грунтах с помощью установок СО-2, СО-1200 и СО-1200/2000 (рис. V.7, а, б, в, г, д, е, ж, и). Бурение производят через тяжелый кондуктор. После достижения заданной глубины скважины его снимают и уста­навливают короткий обсадной патрубок; в него опускают арматурный каркас и с помощью бетонолитной трубы заполняют скважину бетонной смесью. Закончив бетонирование, удаляют обсадной пат­рубок и формуют голову сваи.

В неустойчивых грунтах бурение ство­ла скважины ведут теми же установками, но не с обсадными трубами, а под защи­той гидростатического давления глини­стого раствора плотностью 1,15... ...1,25 т/м,³ которым заполняют скважину до устья (рис. V.7, к, л, м, н, п, р). Циркулирующий в скважине раствор выносит разрушенные бурами грунты и укрепляет ее стенки.

Закончив разбуривание уширения, продолжают подачу в скважину свежего глинистого раствора до полной замены раствора, загрязненного грунтом. Затем уширитель извлекают, опускают в гли­нистый раствор арматурный каркас и ведут бетонирование методом вертикаль­но перемещающейся трубы (ВПТ), посте­пенно поднимая ее, но так, чтобы конец трубы всегда находился в бетоне не менее чем на 2 и не более чем на 4 м. Заполнив скважину, формуют оголовок сваи в ин­вентарной опалубке.

Набивные сваи любого типа нужно бе­тонировать без перерывов. Если набив­ные сваи расположены ближе 1,5 м одна от другой, их делают сначала через ось, чтобы не повредить соседней свежей сваи, а вторым проходом установки — пропу­щенные.

В процессе изготовления набивных свай ведут журналы, в которых записы­вают все данные о бурении и бетонирова­нии.

Несущую способность набивных свай и буровых опорможно увеличить, расши­рив площадь их опирания на грунт, что достигается следующими способами: втрамбовыванием в основание жесткой бетонной смеси; камуфлетным взрывом; разбуриванием или устройством корне­видного основания.

Уширение пяты трамбованием выпол­няют с помощью вибропогружателя иштампа, жестко связанных штангой (рис. V.8, а, б). Инвентарную обсадную трубу на 1 м не доводят до дна скважины, за­полняют ее нижнюю часть на высоту до 1,5 м жесткой бетонной смесью с осадкой конуса 0...2 см и втрамбовывают ее в грунт. Очередные порции бетонной смеси добавляют до тех пор, пока размер уши­рения, который приближенно определя­ют по объему втрамбованной смеси, не достигнет заданного.

Камуфлетным взрывом пяту уширяют, взрывая заряд ВВ под слоем бетонной смеси. В готовую скважину (рис. V.8, в, г) опускают обсадную трубу и устанавли­вают ее так, чтобы нижний конец оказал­ся на 1,2... 1,5 м выше дна скважины, т. е. за пределами действия камуфлетного взрыва. На дно скважины опускают за­ряд взрывчатки расчетной массы и вы­водят проводники от детонатора к под­рывной машинке. Трубу заполняют бе-

тонной смесью (осадка конуса 20...25 см) и производят взрыв. Энергия взрыва уп­лотняет грунт, создавая сферическую полость, в которую немедленно устрем­ляется бетонная смесь из обсадной трубы.

Уширение разбуриванием выполняют специальными приспособлениями. Верх­нее уширение разбуривают в готовой скважине расширителем (рис. V.8, д),

нижнее — фрезой (рис. V.8, е), увеличи­вая затем его втрамбовыванием вибро­штампом жесткой бетонной смеси (рис. V.8, ж).

Корневидное основание устраивают с помощью пакета железобетонных свай длиной до 1,5 м, в котором средняя имеет симметричное острие, а крайние заканчи­ваются скошенными наружу плоскостями (рис. V.8, к). Пакет опускают в освобожденную от грунта обсадную трубу и с помощью стальной мачты и вибропогру­жателя забивают в грунт основания.

Рис. V.8. Уширение площади опирания набивных свай и буровых опор:

_а _ засыпка в скважину жесткой бетонной смеси; б — втрамбовывание ее в грунт основания; «— закладка за­ряда ВВ и заполнение скважины пластичной бетонной смесью; г — образование уширения взрывом заряда д — разбуривание верхнего уширения для стакана опоры-колонны; е — разбуривание нижнего уширения; ж — втрамбовывание жесткой бетонной смеси в грунт основания; и — формование опоры-колонны и стакана; к — конструкция пакета сваек, их расположение после забивки; л — схема устройства буровой опоры с корневид­ным основанием; / — инвентарная обсадная труба; 2 — бадья с бетоном; 3 — бетонная смесь; 4 — вибротрамбов­ка; 5 — вибропогружатель; 6 — провода к подрывной машинке; 7 — заряд ВВ; 8 — камуфлетное уширение; 9 — уплотненная грунтовая оболочка; 10— открывающееся дно расширителя; //— расширитель устья скважины; 12 — расширитель основания скважины; 13 — инвентарная опалубка; 14 — буровой кондуктор; 15 — повтор­ное уширение трамбованием; 16 — арматурные сетки; П — форма стакана; 18 — стальная мачта с опорной плитой; 19 — крайняя свайка с односторонним скосом; 20 — средняя свайка с симметричным острием; 21 — строповочные скобы и связи; 22 — ковшовый бур; 23 — пакет сваек; 24 — извлечение обсадной трубы и формо­вание оголовка

Рис. V.9. Комплексные агрегаты для устройства набивных свай:

а — установка БСО-1 для устройства буронабивиых свай большой несущей способности (с обсадной трубой); б — агрегат ЕДФ-55 фирмы «Беното»; в — буровой станок 20-ТН фирмы «Кате»; / — базовая машина (экскава­тор); 2 — грузовая стрела базовой установки; 3 — буровой орган ударного действия (грейфер, долото); 4 — буровой орган вращательного действия (погружной электробур); 5 — буровой цилиндр (желонка); 6 — верти­кальный гидроцилиндр; 7 — гидрохомут; 8 — обсадная труба; 9 — горизонтальный гидроцилиндр; 10 — го­ризонтально-подвижная часть ствола; // — откидной разгрузочный патрубок; 12 — стрела; 13 — гидроци­линдр наклона стрелы; 14 — лебедка; 15 — кабина с пультом управления; 16 — дизельный двигатель; 11 —■ рама; 18 — гидронасос; 19 — механизм шагающего хода; 20 — верхний отводящий рычаг; 21 — грейфер; 22 — буровая штанга; 23 — нижний отводящий рычаг

Косые плоскости крайних свай разводят их при этом в разные стороны, что и при­водит к значительному увеличению опор­ной площади буровой опоры (рис. V.8, л).

Для увеличения несущей способности набивных свай в песчаных грунтах, когда уширение пяты нерационально или не­возможно, применяют глубинное уплот­нение оснований. Изготовленную обыч­ным способом сваю после приобретения бетоном достаточной прочности подвер­гают вибрированию мощным низкочас­тотным вибропогружателем, под воздей­ствием которого происходит срыв сваи по боковой поверхности и ее осадка (до-бивка). В результате основание уплот­няется и его несущая способность уве­личивается в 1,5—2 раза. Вибротрамбо­вание прекращают по достижении задан­ного отказа.

Буронабивные опорыглубокого зало­жения и большой несущей способности наиболее эффективно выполнять с по­мощью специальных комплексных агре-

гатов, состоящих из нескольких систем оборудования, предназначенных для бу­рения различными способами, погруже­ния и извлечения обсадной трубы, уда­ления пород и бетонирования различны­ми методами.

Отечественная установка такого типа БСО-1 (рис.У.Э, а) обеспечивает изготов­ление опор глубиной 70 м и диаметром 820... 1220 мм при скорости проходки скважин до 6 м/ч.

Применяемые в СССР установки ЕДФ-55 французской фирмы «Беното» (рис. V. 9, б) позволяют делать бурона­бивные опоры глубиной до 120 м и диа­метром до 2100 мм. Скорость проходки скважин — до 6 м/ч.

Японские установки 20-ТН фирмы «Като» (рис. V.9, в) при скорости проход­ки грейфером 3...5 м/ч и ротором 18 м/ч обеспечивают получение опор диаметром до 1200 мм, глубиной до 27 м.

Использование таких установок во многих случаях может освободить от применения сложных опор глубокого заложения в виде опускных колодцев или кессонов.