СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ УСТРОЙСТВА СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

MODERN TECHNOLOGIES OF DEVICE OF PILED FOUNDATIONS

Основываясь на практическом опыте работы, ведется обзор технологий и видов буронабивных свай, представленных на строительном рынке города, стараясь объективно изложить достоинства и недостатки каждой из известных технологий.

Буронабивные сваи по способу устройства подразделяются на:

  1. буронабивные сплошного сечения с уширениями и без них, бетонируемые в скважинах, пробуренных в глинистых грунтах выше уровня подземных вод без крепления стенок скважин, а в любых грунтах ниже уровня подземных вод – с закреплением стенок скважин глинистым раствором или инвентарными извлекаемыми обсадными трубами;
  2. буронабивные полые круглого сечения, устраиваемые с применением многосекционного вибросердечника;
  3. буронабивные сваи с уплотненным забоем, устраиваемые путем втрамбовывания в забой скважины щебня;
  4. буронабивные с камуфлетной пятой, устраиваемые путем бурения скважин с последующим образованием уширения взрывом и заполнением скважин бетонной смесью;
  5. буроинъекционные диаметром 0,15 – 0,25 м, устраиваемые в пробуренных скважинах путем нагнетания (инъекции) в них мелкозернистой бетонной смеси или цементно-песчаного раствора, или буроинъекционные с уплотнением окружающего грунта путем обработки скважин по разрядно-импульсной технологии;
  6. буроинъекционные, устраиваемые полым шнеком;
  7. сваи-столбы, устраиваемые путем бурения скважин с уширением или без него, укладки в них омоноличивающего цементно-песчаного раствора и опускания в скважины цилиндрических или призматических элементов сплошного сечения со сторонами или диаметром 0,8 м и более;

Далеко не все из перечисленного применимо на одном субъекте страны. Ограничения связаны с особенными инженерно-геологическими условиями.

Рис. 1. Статистика использования разного вида свай (по Ван Импе).

Статистика использования разного вида свай в Европе:

  • буронабивные сваи большого и малого диаметра занимают 52 % рынка;
  • забивные сваи – 42 %;
  • винтовые сваи – 6 %.

При помощи буронабивных свай, удается решать сложный спектр конструктивных задач по устройству высокоэффективных свайных фундаментов. Только они делают возможным восприятие несущим слоем грунтов высоких (от 4000 до 25000 кН) нагрузок от высотных зданий и сооружений. Эти виды свай широко используются при строительстве внутри застроенных территорий, поскольку, являясь щадящими технологиями, исключают вибрационные и динамические воздействия на конструкции расположенных в непосредственной близости к строительной площадке существующих зданий. В практике международного строительства известны примеры устройства свай в районах с распространением слабых грунтов.

Технология устройства свай под защитой обсадной трубы

Наиболее распространенная в нашем регионе, она заключается в погружении инвентарной трубы с помощью вращателя и трубовкручивающего стола (осциллятора). Данная технология позволяет изготавливать буронабивные сваи диаметром 450, 600, 620, 700, 770, 880, 1000, 1200, 1500, 1800 мм.

Рис. 2. Технологическая карта устройства свай под защитой обсадной трубы.

Следует отметить, что при бурении в слабых водонасыщенных грунтах обсадная труба вкручивается с опережением относительно уровня выемки грунта (положения рабочего бурового органа). Таким образом формируется грунтовая пробка. Во избежание попадания грунта из-за трубного пространства внутрь скважины разницу хода между обсадной трубой и шнеком обычно принимают равной 3 – 4 м, иногда до 6 – 7 м (точно определяется ППР). В некоторых случаях при наличии напорных горизонтов подземных вод необходимо создание противодавления в скважине посредством заполнения ее водой или глинистым раствором. Использование обсадной трубы позволяет перекрывать горизонты плывунных грунтов, обеспечивать безопасность ведения свайных работ, контролировать параметры буровой скважины, гарантировать высокое качество заполнения скважины бетоном.

Технология двойного вращателя Double Rotary

Ее особенность – наличие системы двойного вращателя: верхний вращатель приводит в движение непрерывный проходной шнек, а нижний – поворачивает обсадную трубу в противоположном направлении. По окончании бурения по внутренней трубе проходного шнека из бетононасоса под давлением подается бетон. Технология двойного вращателя Double Rotary абсолютно безопасна при устройстве буронабивных свай вблизи существующих зданий.

Рис. 11. Технологическая карта устройства буронабивных свай методом Double Rotary.

К преимуществам устройства буронабивных свай методом Double Rotary можно отнести:

  1. Возможность ее применения для всех видов дисперсных грунтов (несвязные плотные грунты, илы, твердые глины).
  2. Отсутствие шума и значимых вибрационных воздействий позволяет устраивать сваи вблизи существующих зданий.
  3. Высокая производительность – до 24 свай глубиной до 25 м в смену.
  4. Высокое качество заполнения скважины бетоном за счет подачи бетона под давлением.
  5. Параметры бурения контролируются высокоточным бортовым компьютером.
  6. Возможность выполнять конструкции «стена в грунте» из секущихся свай.

Технология устройства набивных свай уплотнения (DDS)

Основана на принципе раскатки скважин, т. е. устраивается без выемки грунта, с уплотнением стенок скважины, посредством применения рабочего органа – раскатчика. Происходит непрерывный процесс образования цилиндрической полости в грунте путем его деформации и уплотнения раскатывающим механизмом в стенки скважины. Благодаря этому вокруг скважины образуется уплотненная зона грунта.

Рис. 12. Технологическая карта устройства набивных свай уплотнения DDS.

Раскатчик представляет собой ряд установленных последовательно друг на друга на общем валу конических катков, оси которых смещены относительно оси вала в стороны таким образом, что при вращении вала они катятся по винтовой линии, осуществляя подачу раскатчика. Это позволяет осуществлять проходку в грунте благодаря крутящему моменту, приложенному к валу раскатчика. Использование раскатчика обеспечивает бурение скважин с гладкими и прочными стенками значительного диаметра (до 1 м). И это с достаточно высокой скоростью, при отсутствии вибрации и шума, что делает технологию DDS особенно привлекательной при работе в условиях плотной городской застройки. Кроме того, ее применение снижает стоимость работ за счет экономии на затратах по вывозу грунта.

При реализации технологии устройства набивных свай уплотнения требуется жесткое соблюдение порядка ведения работ, так как и в других технологиях уплотнения возможно влияние на вблизи расположенные дома вследствие выпора грунта при массовом производстве работ (в случае, если процесс не регулируется ППР). К данному классу технологий относятся винтовые сваи.

Технология изготовления свай Atlas

Технологической особенностью свай Atlas (они относятся к набивным) является погружение обсадной трубы с оставляемым наконечником, что позволяет погружать бетонную смесь в сухой забой. Данная технология предполагает наличие большого усилия для извлечения винтового наконечника.

Технология выполнения работ выглядит следующим образом:

  1. Ввинчивание трубы с винтовым режущим наконечником до проектной отметки.
  2. Установка армокаркаса в погруженную трубу и начало нагнетания бетонной смеси.
  3. Бетонирование с одновременным извлечением обсадной трубы, посредством вращения при помощи вертикальной тяги тросов (наконечник остается в грунте, что позволяет увеличивать несущую способность свай).

Применяются режущие наконечники диаметром: 360, 410, 460, 510 мм. Винтообразная поверхность формируется в тугопластичных и полутвердых глинистых грунтах; в мягкопластичных грунтах явно выраженной винтовой формы поверхности не образуется. Производительность – до 15 свай в смену.

Рис. 14. Технология устройства свай Атлас.

Технология изготовления набивных свай с использованием винтового теряемого наконечника включает в себя погружение инвентарной трубы, на нижнем конце которой закрепляется теряемый винтообразный наконечник. Шаг винтовых лопастей и их форма определяются расчетом в зависимости от свойств разбуриваемого грунта.

В заключении необходимо подчеркнуть, что описанные выше технологии можно выполнять, используя оборудование разных фирм-производителей. При этом нельзя не отметить тенденцию универсализации базовых машин.

Начатый разговор о существующих и применяемых технологиях устройства буровых и буронабивных свай, на наш взгляд, необходимо продолжать более детальным обзором новых технологий, пока еще не представленных на строительных площадках нашего города.

 

Литература

  1. http://fundamentaya.ru/svai/ustrojstvo/ustrojstvo_svaj_v_vechnomerzlyh_gruntah.html
  2. https://nastroike.com/stroitelstvo-doma/350-sposoby-pogruzheniya-svaj-vybor-komplektov-mashin
  3. «Сравнительный анализ современных типов свайных фундаментов». Чистякова Е.А., Данилина Е.Е., ФГАОУ ВО «СФУ»
  4. «Сваи и свайные фундаменты». Метелюк Н.С., Шишко Г.Ф., Соловьева А.Б., Грузинцев В.В., Изд. «Будiвельник»., Киев. 2003

 

Literature

  1. http://fundamentaya.ru/svai/ustrojstvo/ustrojstvo_svaj_v_vechnomerzlyh_gruntah.html
  2. https://nastroike.com/stroitelstvo-doma/350-sposoby-pogruzheniya-svaj-vybor-komplektov-mashin
  3. «Sravnitel'nyy analiz sovremennykh tipov svaynykh fundamentov». Chistyakova Ye.A., Danilina Ye.Ye., FGAOU VO «SFU»
  4. «Svai i svaynyye fundamenty». Metelyuk N.S., Shishko G.F., Solov'yeva A.B., Gruzintsev V.V., Izd. «Budivel'nik»., Kiyev. 2003