Виды и способы устройства набивных свай
Набивные сваи устраивают на месте проектного положения путем укладки (набивания) бетонной смеси или песка (грунта) в полости (скважины), образуемые в грунте. Сваи часто делают с уширенной нижней частью – пятой, которую получают путем разбуривания грунта специальными бурами, распирания грунта усиленным трамбованием бетонной смеси в нижней части скважины или взрывания заряда взрывчатого вещества.
В зависимости от способов создания в грунте полости и методов укладки и уплотнения материала набивки сваи подразделяют на буронабивные, пневмонабивные, вибротрамбованные, частотрамбованные, песчаные и грунтобетонные.
Буронабивные сваи. Характерной особенностью технологии устройства буронабивных свай является предварительное бурение скважин до заданной отметки и последующее формирование ствола сваи.
В зависимости от грунтовых условий буронабивные сваи устраивают одним из следующих трех способов: без крепления стенок скважин (сухой способ), с применением глинистого раствора для предотвращения обрушения стенок скважины, с креплением скважин обсадными трубами.
Сухой способ (рис. 4.1) применим в устойчивых грунтах (просадочные и глинистые твердой, полутвердой и тугопластичной консистенции). По достижении проектной отметки при необходимости нижнюю часть скважины расширяют с помощью специальных расширителей. Принцип работы расширителя следующий: давление, передаваемое через штангу, раскрывает шарнирную систему ножей расширителя; при вращении штанги ножи срезают грунт, попадающий в бадью, расположенную под расширителем.
Глинистый раствор, для удержания стенок скважин от обрушения,
применяют при устройстве буронабивных свай в неустойчивых обводненных грунтах, при этом скважины бурятвращательным способом.
Устройство буронабивных свай с креплением стенок скважин обсадными трубами (рис. 4.2) возможно в любых геологических и гидрогеологических условиях. Секции обсадных труб соединяют стыками специальной конструкции или с помощью сварки и погружают в процессе бурения скважины гидродомкратами, а также посредством забивки в грунт или вибропогружением. После зачистки забоя и установки в скважине арматурного каркаса скважину бетонируют методом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ). Для устройства уширений в основаниях свай применяютвзрывной способ.Для этого в пробуренной скважине устанавливают обсадную трубу так, чтобы ее нижний конец был за преде лами действия камуфлетного взрыва. В нее на дно скважины опускают заряд взрывчатки расчетной массы и выводят проводники от детонатора к подрывной машине. Трубу заполняют бетонной смесью и взрывают. Энергия взрыва уплотняет грунт и создает сферическую полость, заполняющуюся бетонной смесью из обсадной трубы. Окончательно заполняют скважину описанным выше способом.
Рис. 4.1. Технологическая схема устройства буронабивных свай сухим способом:
а – бурение скважины; б – устройство уширенной полости; в – установка арматурного каркаса; г – установка бетонолитной трубы с вибробункером; д – заполнение вибробункера бетонной смесью; е – бетонирование скважины методом ВПТ;
ж – утепление оголовка сваи в зимних условиях; 1 – шнековая бурильная установка;
2 – расширитель; 3 – кран грузоподъемностью 10-12 т.; 4 – бетонолитная труба;
5 – загрузочный бункер
Рис. 4.2. Технологическая схема устройства буронабивных свай с применением обсадных труб:
а – монтаж ротора и забуривание скважины с одновременным погружением обсадной трубы; б – проходка скважины; в – зачистка забоя скважины; г – установка арматурного каркаса; д – заполнение скважины бетонной смесью, извлечение обсадной трубы;
е – формование головы сваи в инвентарном кондукторе
В нашей стране буронабивные сваи изготовляют диаметром 880-1200 мм, длиной до 35 м. Для устройства буронабивных свай используют литую бетонную смесь с осадкой конуса 16-20 см.
Частотрамбованные сваи. Сваи устраивают путем забивки обсадных труб, опирающихся на металлический наконечник. Частотрамбованные сваи устраивают специально оборудованным копром. На копер лебедкой поднимают паровоздушный молот двойного действия и обсадную трубу. На нижний конец обсадной трубы насаживают металлический башмак со смоляным канатом. Под действием удара молота ее погружают до проектной отметки. Затем молот поднимают, а в полость трубы опускают арматурный каркас (если сваи армируются). Из вибробадьи через воронку подают в полость обсадной трубы бетонную смесь с осадкой конуса 8-10 см. Параллельно с укладкой смеси извлекают обсадную трубу из грунта, причем металлический башмак остается в основании сваи. В это время молот двойного действия, вновь соединенный с обсадной трубой, уплотняет бетонную смесь. При этом сила его погружающего удара в два раза меньше выдергивающих усилий, передаваемых на обсадную трубу. При ударах молота, направленных вверх, труба должна извлекаться на 4-5 см из грунта, а при ударах, направленных вниз, – погружаться на 2-3 см.
Пневмотрамбованные сваи. Сваи применяют при устройстве фундаментов с большим притоком воды. В этом случае бетонную смесь укладывают в полость обсадной трубы при постоянном повышенном давлении воздуха (0,25-0,3 МПа), который подается от компрессора через ресивер.
Вибротрамбованные сваи. Сваи используют в сухих связных грунтах, в которых можно укладывать бетонную смесь в открытую скважину глубиной
4-6 м. Такие сваи устраивают следующим образом (рис. 4.3). В грунт с помощью вибропогружателя, подвешенного к экскаватору, погружают стальную обсадную трубу, имеющую на конце съемный железобетонный башмак.
Песчаные и грунтобетонные сваи. Данные свай применяют для уплотнения слабых грунтов. В этом случае используют специальные приспособления в виде стальной обсадной трубы с коническим четырехлопастным раскрывающимся наконечником. Трубу заполняют песком (грунтом) и с помощью вибропогружателя погружают на проектную глубину. В последние годы стали устраивать грунтобетонные сваи, для чего применяют бурильно-крановые машины с пустотелой
Рис. 4.3. Технологическая схема устройства вибротрамбованных свай:
а – образование скважины; б – укладка первой порции бетонной смеси; в – уплотнение бетонной смеси трамбующей штангой, жестко соединенной с вибропогружателем;
г – укладка и уплотнение последующих слоев бетонной смеси; д – извлечение обсадной трубы и установка арматурного каркаса в голове сваи
буровой штангой, имеющей на конце смесительный бур с режущими и перемешивающими лопастями.
Литература: [1,c.116-139; 3,c.164-195; 4,c.55-65; 12]