Свайные работы. Назначение и область применения свай. Виды свай. Технология устройства буронабивных свай. Устройство ростверков

Назначение свай — устройство фундаментов зданий, опор мо­стов, эстакад, укрепление слабых грунтов, защита от воздействия грунтовых вод и обрушения грунта.

Виды свай. По способ у устройства сваи подразделяют на забивные и набивные.

Забивные сваи заранее изготовляют на заводах или полигонах строительных площадок, а затем погружают в грунт.

Набивные сваи изготовляют непосредственно на месте их работы. Набивные сваи получают бурением скважин с последующим заполнением их бетоном. Для увеличения несущей способности набивные сваи изго­товляют с уширенной пятой.

Все чаще стали применять сваи-оболочки (трубчатые сваи) и пустотелые сваи.

Сваи могут быть бетонными, железобетонными, дере­вянными, металлическими, грунтовыми и комбиниро­ванными. По форме сваи бывают квадратного, призмати­ческого и круглого сечения.

Наиболее широкое распространение получили квад­ратные железобетонные сваи сплошного сечения, полые круглые сваи или сваи-оболочки и сваи квадратные с круглой полостью.

Деревянные сваи применяют в основном для устройства фундаментов под временные здания и соору­жения при небольших нагрузках.

При забивке деревянных свай в плотные грунты для предохранения острия от разрушения на него предвари­тельно надевают металлический башмак (наконечник). Верхняя часть свай имеет кольцо (бугель), предохра­няющее головку сваи от разрушения при ударах моло­та. Голова сваи должна иметь верхний срез, перпенди­кулярный ее оси.

В тех случаях, когда сваи применяют в качестве ог­раждающих конструкций или противофильтрационных завес, их называют шпунтовыми сваями (шпунтом)

Шпунтовые сваи погружают вплотную одну к другой, образуя сплошную стенку, называемую шпунтовым рядом. Для надёжного соединения шпунтовых свай между собой с боковой стороны каждой шпунтины предусматривают замки.

У деревянной шпунтовой сваина одной из ее граней сделан паз, а на противоположной – гребень (рис. V.1,а). При забивке гребень одной шпунтины заходит в паз последующей, и таким образом образуется надеж­ное водонепроницаемое соединение.

Металлические шпунтовые сваи (рис. V.1,б) изготовляют четырех профилей: плоского I, корытооб­разного II, типа «Ларсен» III и зетобразного IV.

Плоский металлический шпунт применяют для уст­ройства противофильтрационных завес, а корытооб­разный и зетобразный — для устройства завес и под­порных стенок, ограждающих конструкций больверков и пр.

Железобетонные шпунтовые сваи (рис. V. 1,в) чаще всего изготовляют плоской формы и с предвари­тельным напряжением арматуры. Реже изготовляют дву­тавровый железобетонный шпунт. Нижняя часть желе­зобетонного шпунта также имеет срез в одну сторону.

Набивные сваи имеют очень много различных видов в зависимости от конструкции и способа изготовления: сваи Страуса, частотрамбованные сваи, вибросваи, грун­товые сваи, сваи с уширенной пятой и др.

Для всех видов набивных свай требуется бурение скважины и заполнение ее бетонной смесью или грун­том с уплотнением. Скважину бурят буром. В слабых, обводненных грунтах и грунтах, склон­ных к обрушению, стенки скважины закрепляют обсад­ными трубами. В пробуренную скважину опускают арматурный каркаси за­полняют бетонной смесью через трубу с воронкой, образуя буронабивную сваю. По способу передачи нагрузки от сооружения грунт и по характеру их работы в грунте различают два вида свай: сваи-стойки и висячие сваи.

Сваи-стойки опирают на прочные грунты.

Висячие сваи не доводят до прочных грунтов, и основ­ная нагрузка передается посредством сил трения — между грунтом и наружными поверхностями.

Отдельно стоящая свая или группа совместно рабо­тающих свай называется свайным фундаментом.

Свайный фундамент можно разбить на три основных элемента: ростверк, сваии грунт.

Ростверк объединяет головки свай в единое целое, передает и распределяет нагрузки от сооруженияна сваи. По конструкции ростверка свайные фундаменты делят на фундаменты с высоким ростверком, т. е. когда ростверк незначительно заглублен в грунт или же рас­положен выше уровня грунта, и фундаменты с низким ростверком, когда последний значительно заглублен в грунт.

Примером фундаментов с высоким ростверком могут служить опоры мостов, причалы из свай и свай-оболочек.

Фундаменты с низкими ростверками способны вос­принимать большие горизонтальные нагрузки, чем с высокими.

По расположению свай в плане фундаменты бывают с вертикальными и наклонными сваями. В последних двух случаях сваи могут нести как вертикальную, так и горизонтальную нагрузки и работать как анкерные сваи на выдергивание.

Технология устройства буронабивных свай. По сравнению с другими видами на­бивных свай буронабивные сваи распространены наиболее широко, что связано с их экономичностью и высокой несущей способностью.

В транспортном строительстве применяют буронабивные сваи диаметром более 2 м и длиной более 60 м. Однако в массовом промышленном и гражданском строительстве используют сваи диаметром 0,6... 1,2 м, погружаемые на глубину до 35 м.

Технологический процесс устройства буронабивных свай вклю­чает в себя: бурение скважины (как правило с уширенной пятой), армирование и бетонирование под защитой бентонитового раствора или обсадной трубы, а при благоприятных гидрогеологических и геологических условиях -— без защиты.

Скважины под буронабивные сваи могут устраиваться выштамповыванием, вращательным или ударным бурением (рис. 7 9) Основное отличие машин для устройства скважин — способ из­влечения грунта. При выштамповывании скважины с помощью лидера или обсадной трубы грунт не извлекается. Шнековый бур поднимает грунт благодаря вращению винтового шнека. В случае применения грейферных и ковшовых буров (см. рис. 7.9, в, г) грунт поднимается в закрытых буровых снарядах.

Существующие буровые машины в состоянии выбуривать с извлечением грунта скважины диаметром до 2 м на глубину до 40 м. Для бурения тяжелых пород на глубину более 40 м дополнительно подключают трубовкручивающие установки.

Сваи могут бетонироваться без обсадной трубы: в открытой скважине («сухой» способ) и с заполнением скважины напорной водой или глинистым раствором («мокрый» способ), а также с обсадной трубой: с извлечением и без извлечения грунта.

«Сухой» способ может быть применен лишь в устойчивых грун­тах, в которых стенки скважины не обваливаются. Этот способ является более экономичным, но приемлемые для него условия выполнения работ встречаются нечасто.

«Мокрый» способ связан с необходимостью готовить, транс­портировать, восстанавливать глинистый раствор, что загрязняет строительную площадку и затрудняет строительные работы.

Технология изготовления буронабивных свай с креплением стенок скважины обсадными трубами является универсальной и может быть применена практически в любых геологических и гид­рогеологических условиях. Обсадные трубы могут погружаться гид­родомкратами, забивкой или вибропогружением.

Технологический процесс устройства буронабивных свай «су­хим» способом протекает по следующей схеме (рис. 7.10, а):

I — бурение скважины; II — удаление кондуктора; III — ус­тановка арматурного каркаса; IV — установка приемного бунке­ра; V — укладка бетонной смеси с уплотнением вибратором, ус­тановленным на бетонолитной плите; VI— снятие бункера; VII -бетонирование верхней части сваи.

Технологический процесс устройства буронабивных свай «мок­рым» способом с использованием глинистого тиксотропного ра­створа протекает по следующей схеме (рис. 7.10, б):

VIII — устройство скважины; IX — уширение площади опирания сваи; X — установка арматурного каркаса; XI — установка бетонолитной трубы и бункера; XII — укладка бетонной смеси; XIII — формирование верхней части сваи.

Бурение ствола сваи ведут под защитой глинистого раствора плотностью 1,2... 1,3 т/м³, полученного из порошка бентонитовой глины, а при ее отсутствии — из местных комовых глин.

Циркулирующий в скважине раствор выносит шлам наверх и после очистки (ренегации) вновь закачивается в скважину. Нахо­дясь в скважине, раствор кольматирует (закупоривает) поры сте­нок скважины и предохраняет их от обрушения.

После бурения нижнюю часть скважины расширяют до 1,6... 3,5 м в диаметре за счет раскрытия при вращении ножей специ­ального расширителя, закрепленного на буровой штанге. После освидетельствования скважины в ней монтируют арматурный кар­кас, способом подводного бетонирования укладывают бетонную смесь, одновременно поднимая бетонолитную трубу и демонти­руя ее секции.

Соприкасающийся с глинистым раствором цемент из смеси не вымывается, и бетон после этого не теряет своей проектной про­чности. Устройство буронабивных свай в обсадной трубе может выполняться с извлечением и без извлечения грунта. Закладку свай в обсадной трубе с извлечением грунта можно осуществлять в лю­бых условиях, поэтому такая технология доминирует в передовых зарубежных строительных фирмах.

В технологии немецкой фирмы BAUER сначала в погружателе устанавливают две нижних секции обсадной трубы. Затем погружают эти секции в землю.

Следующим этапом наращивают остальные секции обсадной трубы с одновременным их погружением. После погружения тру­бы, используя защитный кожух, выбирают грунт.

Используя лебедку установки, монтируют арматурный каркас и заливочное приспособление, а затем заливают бетонную смесь и извлекают трубу, демонтируя при этом ее промежуточные сек ции. Вынимают нижнюю секцию трубы из погружателя и перемещают установку на новое место.

Кроме использования специального уширителя увеличение плошали опирания сваи на грунт можно осуществить втрамбовы­ванием бетонной смеси в дно скважины и камуфляжным взрывом зарядов взр. веществ или серией гидравлических ударов на бетонную смесь через размещенные в ней электроды.

При устройстве набивных свай в слабых водонасышенных грун­тах можно применить способ устройства буронабивных свай с об­садной трубой без извлечения грунта.

На нижний конец обсадной трубы надевают наконечник, пре­пятствующий попаданию земли внутрь погружаемой трубы. Ис­пользуя крутящий момент и вдавливающее усилие оборудования проводят погружение трубы в грунт.

Затем внутрь трубы устанавливают арматурный каркас и про­изводят бетонирование ствола сваи с одновременным посекци­онным извлечением трубы. Стальной наконечник и бетонная мас­са отделяются от поднимаемой трубы и образуют в грунте буду­щую сваю.

Разновидность буронабивных свай — буроинъекционные (кор­невидные) сваи (рис. 7.12) — применяют как при реконструкции и усилении существующих зданий и сооружений, так и при уст­ройстве в стесненных условиях новых фундаментов различных ин­женерных сооружений. Эти сваи изготовляют путем бурения сква­жин диаметром 50...280 мм глубиной до 50 м и заполнения их песчано-цементным или цементным раствором.

Оборудование для изготовления корневидных свай отличается небольшой массой и компактностью. При вращательном бурении в качестве рабочего органа следует использовать высокопрочные коронки, при пневмоударном — твердосплавные шорошки и до­лота, что позволит выбуривать скважины в любых фунтах, в ка­менной кладке, бетоне и железобетоне под любыми углами на­клона.

По окончании бурения сжатым воздухом и струей воды очи­щают забой и стенки скважины от бурового шлама, устанавливают арматуру и под давлением 0,3..0,6 МПа инъекцируют цементно-песчаный или цементный раствор с противоусадочными и пластифицирующими добавками.

В результате давления раствора диаметр скважины сваи может увеличиваться до 1,5 раз против расчетного, а в отдельных случаях могут образовываться местные уширения ствола сваи.

Фундаменты из буроинъекционных свай благодаря небольшим габаритам и массе буровых установок можно устраивать практи­чески в любых условиях и районах.

Песчаные и супесчаные грунты оснований могут укрепляться путем бурения скважин, установки инъекторов и нагнетанием раствора жидкого стекла или карбомидной смолы (рис. 7.12, б). Такой способ позволяет передать на основание возрастающие на­грузки без замены существующих фундаментов.

Поиск по сайту: