Бурозабивной способ погружения свай

Обновлено: 10.01.2025

Погружение свай: ударный метод, технология забивки, вибрирование, вибровдавливание, завинчивание и подмыв грунтов, осмотр издели

Простой в изготовлении и довольно дешевый столбчатый фундамент в последнее время стал очень популярным. Выполняя строительство дома своими руками, многие домашние мастера обращаются к данному типу оснований, выбирая его в качестве основы для легких и небольших построек.

На фото – процесс погружения сваи. На фото – процесс погружения сваи.

Методы погружения опор

На сегодняшний день насчитываются такие методы погружения свай:

• Ударный метод.
• С применением вибрирования.
• Виброударный способ.
• Метод вибровдавливания.
• Завинчивание.
• Погружение вследствие подмыва грунтов.
• С применением электроосмоса.

Все вышеперечисленные способы погружения свай имеют свои особенности, которые следует рассмотреть более подробно.

Ударный метод

Ударный метод погружения свай основывается на энергии удара, вследствие которой происходит погружение в грунт заостренной части опоры.

Ударная нагрузка на оголовок опоры может создаваться вследствие работы специальных механизмов:

• Паровоздушный молот, приводимый в действие при помощи силы пара или сжатого воздуха, которые оказывают непосредственное воздействие на ударную часть молота.
• Дизель-молот, который работает на энергии сгорающих газов.

Дизель-молоты. Дизель-молоты.

• Вибропогружатель, работающий по принципу вибрации, когда движения рабочей части передаются на опору.
• Вибромолот, сочетающий вибрацию и ударное воздействие.

Совет!
Вибромолот и вибропогружатель следует использовать при погружении свай большого диаметра, а также при погружении или извлечении шпунтовых опор.

В сравнении с паровоздушными, дизель-молоты имеют более высокую производительность и автономность действия. Автономность обеспечивается посредством использования двухтактного дизельного двигателя. Также эти приспособления отличает простота эксплуатации и более низкая цена.

На стройплощадках чаще всего используются дизельные молоты двух видов:

• Штанговые, ударная часть которых представлена подвижным цилиндром, что перемещается на направляющих штангах. Когда этот цилиндр падает на неподвижный поршень, то в камере сгорания загорается воздушно-топливная смесь. В результате возгорания смеси образуются газы, которые и подбрасывают цилиндр вверх, вследствие чего происходит удар по забиваемой свае.
• Трубчатые дизель-молоты имеют неподвижные цилиндры с пятой, которая выступает направляющей для всей конструкции. Ударная часть – это подвижный поршень, который ударяет по впадине цилиндра, что и приводит к воспламенению смеси. Главным преимуществом такой конструкции дизель-молота является значительно большая энергия удара (в 2-3 раза в сравнении со штанговым).

Технология забивки свай

Осуществление забивки. Осуществление забивки.

Для установки опоры в заданное положение и осуществления забивки используется специальное устройство, именуемое копром. Основной рабочей частью копра выступает стрела, вдоль которой устанавливается ударный механизм с молотом.

Копры могут быть двух типов:

• На рельсовом ходу – универсальные копры башенного типа.
• Самоходные – на базе тракторов, кранов и экскаваторов, а также автомашин, длина стрелы которых составляет 9-18 метров.

• Передвижение и установка копра в месте забивки опоры.
• Подъем и установка опоры в позицию, которая необходима для осуществления забивки.
• Осуществление забивки.

Каждый удар вдавливает опору на определенную глубину, величина которой называется отказом.

Наиболее распространенными являются сваи, длина которых составляет от 6-ти до 10-ти метров. Забивка в землю осуществляется за счет сваебойных самоходных установок. Такие устройства являются очень маневренными, оснащаясь специальными механическими устройствами, которые предназначены для подтаскивания и подъема опоры на необходимую высоту, а также закрепления её в наголовнике и вертикальном выравнивании непосредственно перед осуществлением забивки.

Совет!
Наклонные сваи следует устанавливать в грунт при помощи копров с наклонными стрелами.

Погружение вибрированием

Осуществление вибрационного погружения. Осуществление вибрационного погружения.

Погружение свай вибрированием осуществляется посредством вибрационных механизмов, которые оказывают динамические воздействия, позволяя произвести заглубление на проектную глубину. Технология погружения свай при помощи вибрации позволяет в десятки раз уменьшить требуемые усилия в сравнении с забивкой.

При вдавливании опор в грунт по принципу вибрирования вибропогружатели подвешиваются к мачте установки, предназначенной для заглубления свай, жестко соединяясь с наголовником сваи.

Такой способ погружения наиболее приемлем в следующих ситуациях:

• При использовании на песчаных, водонасыщенных пылеватых и мелких грунтах. В данном случае скорость погружения может составлять от 3,5 до 7 м/мин. Этот метод подходит для погружения как сплошных, так и полых железобетонных свай, металлического шпунта и свай-оболочек.
• При использовании на тяжелых суглинистых и глинистых грунтах.

Совет!
При работе на таких грунтах под острием сваи чаще всего возникает глинистая подушка, снижающая несущую способность сваи в среднем до 40%.
Поэтому последние 20-30 см погружения рекомендуется осуществлять ударным способом.

• Данный способ особенно эффективен на несвязных водонасыщенных почвах.

Различные виды погружений, погружение наклонных свай. Различные виды погружений, погружение наклонных свай.

• Если речь идет о плотных маловлажных грунтах, то здесь требуется предварительное бурение скважин.

Наиболее универсальным считается виброударный способ погружения, при котором используются вибромолоты. При работе вибромолота на опору воздействует не только вибрация, но и специальный ударник.

Метод вибровдавливания

В основе данного метода лежит воздействие на сваю вибрации, удара и статического перегруза. Такая установка состоит из 2-х рам. На задней раме располагается электрогенератор, который работает от тракторного двигателя, а также двухбарабанная лебедка. На передней раме размещается вибропогружатель с направляющей стрелой.

Работа конструкции происходит следующим образом:

• Вибропогружатель поднимает сваю, устанавливая её в месте забивки.
• После включения, вибропогружатель свай начинает погружение опоры за счет своей массы и частично массы трактора, которая передается на сваю посредством вдавливающего каната через лебедку.
• Одновременно с действием вибропогружателя и лебедки, на опору воздействует вибрация, которая создается низкочастотным погружателем.

Совет!
Данный метод не нуждается в обустройстве путей для передвижения агрегата, исключает разрушение и какие-либо повреждения свай.
Особо эффективен при погружении на глубину до 6 метров.

Погружение вибровдавливанием. Погружение вибровдавливанием.

Погружение методом вдавливания применяется для коротких опор, имеющих как сплошное, так и трубчатое сечение, диаметром от 3-х до 5-ти м.

Технология статистического вдавливания осуществляется вследствие таких этапов:

• Опора устанавливается в вертикальное положение.
• На голову сваи опускается оголовник, который надежно закрепляется на ней. Посредством оголовника будет происходить передача давления от базовой машины (экскаватора или трактора) на сваю, вследствие чего она и будет погружаться в грунт.
• По достижении проектной отметки, погружение следует прекратить, снять наголовник, после чего агрегат перевозится на другую позицию.

Погружение завинчиванием

Данный метод основывается на завинчивании железобетонных или стальных свай при помощи мобильных установок, которые являются смонтированными на базе автомобилей или же других самоходных средств. Такой метод наиболее часто применяется при обустройстве фундаментов для мачт линий электропередач, радиосвязи, а также прочих сооружений.

Рабочие операции, производимые при завинчивании опор, являются аналогичными операциям, которые производятся при вибропогружении или забивке. Диаметр таких труб для фундамента может достигать одного метра.

Скорость погружения винтовой сваи находится в прямой зависимости от характеристик грунта и диаметра лопасти (в среднем это 0,2 – 0,6 м/мин). После того, как опора завинчивается, её полость должна заполниться бетоном.

В частном строительстве опоры завинчиваются в грунт ручным способом. Инструкция по обустройству такого основания не сложна, потому такие фундаменты нередко устанавливаются под дачные дома.

Погружение подмывом грунтов

Данный метод применим для несвязных и малосвязных почв (песчаных и супесчаных). Также целесообразно использовать этот способ для труб с большим поперечным сечением, а также большой длиной.

Совет!
Погружение подмывом грунтов является недопустимым для висячих свай.

Метод состоит в том, что при воздействии воды, которая под давлением вытекает у острия сваи, происходит разрыхление и частичное вымывание грунта. Это приводит к снижению сопротивления почвы у острия сваи. При этом вода, поднимающаяся вдоль трубы, размывает грунт. Результатом является погружение трубы под действием своего веса и массы молота, установленного на ней.

Осмотр свай перед погружением

Поскольку в данном случае опоры выступают несущими элементами основания, то перед проведением строительных работ должен быть составлен акт осмотра свай до погружения. Это обязательный документ, который удостоверяет, что используемые в строительстве материалы являются пригодными для проведения работ и не имеют технических дефектов, которые могли бы снизить несущую способность фундамента.

Бурозабивной способ погружения свай

В районах с плотной городской постройкой вести строительство методом погружения свай забивкой запрещено. В качестве альтернативы можно рекомендовать сваи, выполненные по методу «полого шнека» (CFA – ContinuousFlightAuger).

Устройство буронабивных свай методом «полого шнека»

Устройство буронабивных свай методом CFA (полым шнеком) заключается в том, что шнек непрерывный (длина больше глубины сваи), причем бурение производится без извлечения грунта. После достижения шнеком проектной глубины осуществляется бетонирование сваи через бетонолитный трубопровод, вмонтированный в полый шнек при помощи бетононасоса. Одновременно шнек извлекается из тела сваи. После окончания бетонирования посредством вибропогружателя в сваю погружается арматурный каркас.

Устройство буронабивных свай методом CFA (полым шнеком) комбинируют достоинства набивных свай без извлечения из грунта и универсализм буронабивных свай: надежность, высокую несущую способность и технологичность. Метод предоставляет возможность сооружать сваи в разнообразных грунтах, плотных, сухих, заболоченных, рыхлых. Он прекрасно зарекомендовал себя в слабых породах, туфе, песке, суглинке, глине. Отсутствие ударного воздействия и вибрации является еще одним из преимуществ метода «полого шнека».

Технология устройства буронабивных свай по методу CFA

Бурение осуществляется полым шнеком с забурником, оснащенным режущим инструментом . Для того чтобы исключить попадание грунта в полую часть шнека, буровая колонна снабжена клапаном (заглушкой) с уплотнителем. Во время бурения грунт частично удаляется, и одновременно уплотняется по бокам.

Бетон подается в полость буровой колонны при помощи бетононасоса. После того как колонна заполняется бетоном, давление в ней возрастает и заглушка выдавливается. При подаче бетона буровая колонна поднимается и таким образом происходит формирование тела сваи.

Так как бетон подается под давлением, стенки и нижний конец (забой) сваи дополнительно уплотняются, таким образом, несущая способность сваи увеличивается.

В отличие от обычных методов бурения, метод «полого шнека» не дает возможности непосредственно наблюдать за этапами установки сваи. Поэтому контролируется бурение и бетонирование автоматически.
Система мониторинга осуществляет контроль над частотой вращения бура, скоростью его продвижения и установкой скорости вращающего момента. На этапе бетонирования специальными датчиками контролируется давление подаваемого бетона, его поставка в соответствии с расчетным диаметром сваи и скорость извлечения.
Все данные отображаются на дисплее в кабине оператора. Такой мониторинг дает возможность оператору в режиме онлайн устанавливать диаметр сваи.

В скважину, заполненную бетоном при помощи вибропогружателя, погружается пространственный арматурный каркас. К стальной арматуре предъявляются особые требования:

• изготовление металлического каркаса согласно проектной документации;
• для обеспечения достаточной изоляции внешний диаметр каркаса должен не превышать значения стандартного для буровых шнеков;
• крепление пластиковых центраторов по всей длине каркаса;
• нижняя часть каркаса должна иметь коническую форму, что достигается использованием последнего кольца диаметром меньше стандартного.

Бетонная смесь, подаваемая в буровую колонну, состоит из щебня с максимальным размером 14 – 15 мм и мелкого песка с фракцией 0,4 – 0,5 мм. Соотношение воды к цементу 1: 1,2. Содержание цемента в смеси варьируется от 350 кг/м3 до 450 кг/м3. Осадка конуса – в пределах 19,0 – 21.0. Для различных условий работы к бетонной смеси рекомендуется использовать разные добавки.

Преимущества метода CFA и расчет стоимости бурения

1. Использование как в сыпучих, рыхлых грунтах, так и в плотных.
2. Процесс не сопровождается шумом, вибрацией, ударами, что позволяет использовать его в городских условиях.
3. Необходимое оборудование состоит из бетононасоса и установки, это дает возможность работать в ограниченном пространстве.
4. Высокая производительность, которая в 3 – 10 раз превышает способ установки свай с обсадной трубой. Большой разбег в значениях вызван затруднениями в подготовке рабочей площадки, поставками арматуры и бетона.
5. Увеличение несущей способности при аналогичных параметрах.
6. Отсутствие колебаний почвы.

Возможные диаметры свай, используемых при устройстве свай методом CFA, от 400 мм до 1000, глубина может доходить до 35 м. Это дает возможность применять данный способ в решении различных поставленных задач при реконструкции или строительстве сооружений.

Среди особенностей технологии следует отметить более высокий расход бетона при работе в слабых грунтах, а также необходимость использования вибропогружателя.

Технологическая карта CFA

Работы по устройству любых видов свай, идет ли речь о буронабивных, или бурозабивных, это очень ответственная и сложная работа, связанная с безопасностью капитальных сооружений. Доверять ее можно лишь серьезным компаниям, имеющим большой опыт работы, отличные рекомендации и всю необходимую документацию.

Бурозабивной способ погружения свай

Бурозабивные сваи, как следует из названия, это сваи, которые забивают в грунт сваебойными механизмами. При устройстве бурозабивных свай бурение скважины ведется под защитой бетонитового раствора. Затем в скважину погружается арматурный каркас, после чего скважина заполняется смесью.

Для установки бурозабивных свай иногда применяют лидерное бурение скважин. В зависимости от геологических свойств возводимого объекта варьируется диаметр скважин. Бурение производится шнековым буровым инструментом, после чего свая забивается до проектной отметки.

Для забивки – основного способа погружения готовых свай – используют специальные установки, оборудованные паровоздушными, механическими и дизельными механизмами. В последнее время в массовом строительстве вместо паровоздушных и механических молотов в копрах применяют гидравлические и вибрационные дизель-молоты. Они гораздо проще в эксплуатации, да и производительность у них намного больше.

Ранее выпускавшиеся копры были на пневмо- и рельсовом ходу, сейчас же такие модели заменяются установками на гусеничном ходу. Такие копровые установки маневреннее и обладают большей проходимостью. Для погружения свай кроме специальных копровых установок используют экскаваторы. Эти универсальные машины оборудуются подвешенной мачтой. На стандартную крановую стрелу устанавливается направляющая, и за счет этого через короткий промежуток времени экскаватор готов выполнить функции сваебойной машины.

Технология устройства бурозабивных свай

Бурозабивные сваи доставляют на рабочую площадку в готовом виде. Ударный метод погружения основан на воздействии ударной нагрузки. Под действием удара нижняя заостренная часть сваи внедряется в грунт. Частицы грунта смещаются в сторону, наверх и вниз. В результате погружения вытесняется объем грунта, равный объему погруженной части сваи. Небольшая часть грунта остается на дневной поверхности, а значительная ее часть смешивается с окружающим и основательно уплотняет грунтовое основание. Стандартная зона уплотнения составляет два-три диаметра сваи.

Устройство бурозабивных свай требует определенной подготовки. Во время подготовительных работ планируется и расчищается рабочая площадка, оборудуется освещение, происходит разбивка свай, доставляется требуемое оборудование, доставляются и складируются сваи, организуется устройство обносок и путей, по которым будут передвигаться копры.

В процессе погружения сваю подтягивают и поднимают, одновременно заводят ее головную часть в гнездо наголовника, которое расположено в нижней части молота. После этого сваю устанавливают в направляющих в предполагаемом месте забивки. Вначале забивка производится легкими ударами, затем сила удара постепенно увеличивается до максимально возможной.

Вначале осуществляется пробная забивка свай, по ее результатам корректируется схема забивки и проект устройства свайных работ.

Для повышения ударной прочности железобетонные сваи необходимо подвергнуть предварительному напряжению. Перед тем, как забивать, сваи пропитываются составом на нефтебитумной основе. Шпунтовые ограждения и металлические сваи обрабатываются антикоррозийной обмазкой.

Забивка бурозабивных конструкций ведется до указанного в проекте отказа. Отказом называется глубина, на которую погружается свая после одного удара. Измеряют его с точностью до одного миллиметра. Так как в конце забивки осадку измерить сложно, отказ определяется как среднее значение после серии ударов – и называется залогом.

При устройстве бурозабивных свай паровоздушными молотами одиночного действия и дизель-молотами залог принимают равным десяти ударам, при погружении свай вибропогружателями и молотами двойного действия, за величину залога принимается число, равное количеству ударов за одну минуту забивки.

Преимущества свай бурозабивного типа

• сокращение сроков строительства, так как после устройства свай не нужно ожидать, пока бетон наберет проектную прочность;
• возможность применения в условиях вечной мерзлоты;
• относительно низкая стоимость работ и динамических испытаний.

Благодаря своим высоким прочностным характеристикам бурозабивные сваи применяют в пластичномерзлых грунтах Крайнего севера. Для их устройства бурение скважин производится механическим способом. Диаметр скважин меньше минимального сечения сваи на один – два сантиметра. Забивают сваи любым способом на глубину, равную глубине пробуренной скважины.

Бурозабивные сваи, буронабивные сваи или буроинъекционные сваи могут быть выполнены как с внутренними полостями, так и цельной конструкцией. Стоимость свай с внутренними полостями, естественно, дешевле цельных из-за уменьшения расходного количества материала. Однако прочностные характеристики полых конструкций остаются на должном уровне, что позволяет использовать их для возведения бурозабивных фундаментов. Технология устройства свай не отличается от устройства цельных бурозабивных изделий.

Для укрепления водоемов и сооружения подпорных стен традиционно используются конструкции прямоугольного сечения, как сплошные, так и полые. Для забивки в слабые грунты используют полые или цельные бурозабивные сваи круглого сечения. Они производятся как с открытыми, так и закрытыми концами.

Определение несущей способности льдистого грунта при бурозабивном способе погружения свай

Расчет оснований фундаментов по первой группе предельных состояний (по несущей способности) производится исходя из условия
F < Fu/Yn,
где F - расчетная нагрузка на основание;
Fu - несущая способность основания;
Yn =1,2- коэффициент надежности по назначению сооружения.

Расчет свайных фундаментов сводится к определению несущей способности под торцом и боковой поверхности.
При определении несущей способности свай по боковой поверхности рассматривается, что сдвиг сваи произходит по поверхности смерзания сваи со стенкой скважины (расчетное сопротивление R_AF), несущая способность сваи F_U должна приниматься по наименьшему расчетному значению, определяемому из условия:
F_UP > Fu,
где F_UP – несущая способность сваи по значениям прочностных характеристик смерзания сваи со стенкой скважины.

F_UP=Y_K*Y_AF Yice*M1*R_AF*A_AF + M2*R*A_T
где YK, M1, M2 – соответственно коэффициент неоднородности и коэффициенты условий работы боковой поверхности и торца сваи, принимаемые по таблице

Способы погружения свай

То же с виброуплотнением грунтового раствора

Опускной и комбинированные способы с парооттаиванием грунта

Y_AF – коэффициент влияния материала сваи на прочность ее смерзания со скважиной, принимаемый равным:
• Для ж/б свай = 1,0
• Для металлических свай = 0,7
• Для деревянных свай =0,9
A_AF – площадь поверхности смерзания i-го слоя грунта с боковой поверхностью сваи
R и R_AF – соответственно расчетное давление на мерзлый грунт под нижнем концом сваи и расчетное сопротивление мерзлого грунта сдвигу по боковой поверхности сваи в пределах i-го слоя грунта, кПа.
AT – площадь сечения торца сваи.
Y_ice = 1 - Ii - понижающий коэффициент учитывающий льдистость грунта.

Недостатком бурозабивного способа является невысокая несущая способность сваи по сравнению с буроопускным способом. Связанно это с тем, что стенка сваи имеет непосредственный контакт со стенкой скважины и льдистость грунта дает понижающий коэффициент Yice при оопределении несущей способности по боковой поверхности. Y_K*Y_AF Yice*M1*R_AF*A_AF

Достоинством бурозабивного способа погружения свай является то, что его можно применять при достаточно высоких температурах грунта, т.к. свая намного быстре вмараживается в грунт и обеспечивает небходимую несущую способность.

Расчетное давления на мерзлые грунты R под нижним концом сваи определяется по Таблице 1 ( СНиП 2.02.04-88 )

Расчетные давления на мерзлые грунты R под нижним концом сваи

Глубина погружения свай, м

Расчетные давления R, кПа (кгс/см 3 ), при температуре грунта, °С

Буроопускные сваи

Буроопускные – сваи сплошные и полые, свободно погружаемые в скважины, диаметр которых превышает (не менее чем на 5 см) размер их наибольшего поперечного сечения, с заполнением свободного про-странства раствором глинисто-песчаным, известково-песчаным или другого состава, принимаемым по условиям обеспечения заданной прочности смерзания сваи с грунтом; допускаются к применению в любых грунтах при средней температуре грунта по длине сваи минус 0,5 0 С и ниже.

Область применения
Буроопускные сваи применяют в пластичномерзлых и твердомерзлых грунтах.
Для твердомерзлых грунтов данный способ является основным.
Для пластичномерзлых грунтов буроопускной способ погружения свай в основном используется там где нет возбожности применить бурозабивной способ погружения свай (т.е. где нет возможности забить сваю в лидерную скважину меньшего диаметра).

Расстояние между осями буроопускных свай – не менее двух диаметров скважины при ее диаметре до 1 м включительно и не менее диаметра скважины плюс 1 м при ее диаметре 1 м и более (п.3.21 СНиП 2.02.04-88).

Способ погружения свай:
- бурится скважина диаметром на 100 мм больше поперечного сечения сваи с полной очисткой скважины от грунта;
- скважина заполняется цементно-песчаным раствором состава 1:5 с осадкой конуса 10…14 см, на глубину из расчета вытеснения раствора сваей до уровня низа сезонно-талого слоя отсыпки. Заливаемый раствор должен иметь положительную температуру (зимой подогреть до плюс 20 о С);
- в заполненную цементно-песчаным раствором скважину погружается свая с наконечником до проектной отметки;
- затрубное пространство сваи на глубину сезонного слоя заполняется непучинистым грунтом;
- внутренняя полость сваи заполняется цементно-песчаным раствором состава 1:5 с осадкой конуса 10…14 см, на всю высоту.
Чертеж буроопускной сваи

Бурозабивной способ погружения свай

Для пластичномерзлых грунтов, которыми занята большая часть южной зоны вечной мерзлоты, способ погружения свай сква­жины большого диаметра при подготовке грунта пропариванием скважин непригоден, так как процесс смерзания сваи с грунтом в северо-восточных районах занимает длительное время (от не­скольких недель до года).

В таких грунтах СНиП П-Б. 6-66 рекомендует применять буро­забивной и забивной способы погружения свай. Первый способ заключается в забивке свай в пробуренные скважины диаметром, меньшим размера поперечного сечения свай, второй - в забивке свай непосредственно в пластичномерзлые грунты. Забивка свай в скважины меньшего диаметра в условиях вечномерзлых грунтов впервые была осуществлена в 1951 г. С. С. Вяловым, и в послед­ние годы этот способ применяется широко.

Для обеспечения расчетной несущей способности бурозабивных свай необходимо прежде всего точно определить диаметр скважи­ны. При этом отношение площади поперечного сечения забоя скважины Fк площади поперечного сечения сваи F1называемое коэффициентом забуривания, колеблется в пределах 0,75-0,95. Первое значение принимают в тех случаях, когда поперечное сече­ние сваи квадратное, а второе, если свая и скважина имеют в по­перечном сечении форму круга.

Глубина скважин должна быть равна длине сваи без учета раз­мера острия.
При погружении свай в твердомерзлые грунты глубину сква­жины увеличивают с учетом того, что в пробуренную часть скважи­ны осыпается 1/2-1/3 грунта при погружении сваи.

Когда стенки скважин нахо­дятся в пластичномерзлом состо­янии, при погружении бурозабив­ной сваи образуются грунтовые пробки на глубине от 10 до 15 диа­метров сваи. Такие пробки значи­тельно снижают скорость погружения сваи и отжимают оттаяв­ший грунт на поверхность.

При погружении бурозабивной сваи в скважину, стенки которой зимой находятся в твердомерзлом состоянии, грунтовой пробки не возникает. Препятствующий внедрению сваи грунт скалывается

Рис. 7.7. Экскаватор с устройством для проходки скважины:
1- навесное копровое оборудование; 2 - экскаватор; 3 - лидер для проходки сква­жин; 4 - вибромолот (вибропогружатель или дизель-молот); 5 - пружинный аморти­затор

и обрушается в забой; частично от­таивая, он выжимает грунт стенок скважины на поверхность. Тех­нология погружения свай в пластичномерзлые грунты аналогична технологии их погружения в талые грунты.

Погружать забивные сваи сплошного сечения более эффектив­но машинами ударного и виброударного действия. Использовать для этих целей вибропогружатели, как правило, нерационально, поскольку при этом грунт сильно нагревается, что удлиняет срок смерзания сваи с грунтом и передачу на них нагрузок.

Погружение забивных свай ударным способом происходит под воздействием большой энергии удара. В результате под острием свай возникают большие давления, приводящие к плавлению льда и уменьшению прочности грунта. Образующийся у боковых поверх­ностей свай тонкий слой оттаявшего грунта облегчает процесс погружения сваи и способствует быстрому вмерзанию ее в грунт. Такую сваю можно нагружать почти сразу после забивки.

Летом, когда верхний слой сезоннопромерзающих грунтов от­таивает, перед забивкой свай пробуривают лидерные скважины диаметром 400 мми глубиной на 80% мощности мерзлого грунта. Скважины проходят методом вращательного бурения, а также трубчатыми бурами с использованием рабочих органов и виброударного действия сваепогружающих агрегатов (рис. 7.7).

При образовании скважин виброударным методом полый сталь­ной цилиндр (лидер) с открытым нижним концом и специальным

Рис. 7.8. Виброударная машина на базе трактора Д-804

режущим наконечником погружают в грунт до проектной отметки. Затем его извлекают вместе с зашедшим внутрь грунтом, в грунте же образуется скважина соответствующей глубины и формы. Пос­ле этого в скважину забивают железобетонную сваю, площадь поперечного сечения которой больше площади сечения скважины. При таком методе проходки скважин грунт прорезается только по их периметру. Извлекаемый из скважины грунт не разрыхляет­ся, в связи с чем на проходку скважины затрачивается меньше энергии и времени, чем при бурении грунта. Для этого применяют виброударную машину (рис. 7.8), смонтированную на тракторе Д-804.

Характеристики такой машины и скважин, образуемых ею, следующие:

Принцип действия машины следующий, При вращении дебалансов вибромолота в противоположные стороны возникает знако­переменная вертикально направленная возмущающая сила, вызы­вающая колебания на пружинах ударной части вибромолота. Пос­ледний носит удары по наковальне лидера или сваи, что обеспечивает быстрое погружение их. Для увеличения скорости погружения ли­деру дополнительно сообщается пригруз весом 10 Т, что значитель­но увеличивает давление на грунт под острием сваи.

Проходка скважин с помощью этой машины ведется в после­довательности, описанной ниже. После подъезда машины к месту бурения направляющую раму с лидером и вибромолотом приводят в требуемое вертикальное или наклонное положение над точкой бурения, а опорную плиту опирают на грунт. Затем включают при­груз и вибромолот, под влиянием динамического воздействия кото­рого лидер быстро погружается в грунт до проектной отметки. Грунтовый керн из лидера при следующем погружении его вытесня­ется новым объемом и выпадает в окно лидера.

Перед забивкой свай в подготовленные скважины лидер заме­няют свайным наголовником. Производительность этой машины в вечномерзлых грунтах с включением гальки и щебня значительно выше производительности ударно-канатных станков и буровых машин.

Для получения скважин глубиной до 4 мв вечномерзлых грун­тах III-IV категорий можно применять виброударную машину БВУ-321, смонтированную на базе трубоукладчика ТО-12-34. Вну­три вертикальной направляющей рамы перемещается вибромолот, упруго соединенный с полой трубой - лидером. Рабочий орган - вибромолот ВМ-7у поднимается и опускается лебедкой трубоук­ладчика и трособлочной системой. Электродвигатели вибромолота получают ток от генератора, приводимого в действие от вала дви­гателя трубоукладчика.

Машина БУ-321 позволяет бурить скважины глубиной 4 м и диаметром 35-45 см. Рабочий орган машины - ВМ-7у, потребляе­мая мощность его - 14 кВт, вес ударной части - 650 кГ. Мощность генератора 30 кВт. Вес навесного оборудования - 2,8 г; полный вес машины - 21,8 т. Высота в рабочем положении равна 8,8 м; обслуживают машину два человека. Сменная производительность - 20-30 скважин.

Бурозабивной способ погружения свай

Строительство на вечномерзлых грунтах ведут согласно указа­ниям СНиП II-Б.6-66 по двум основным принципам их использо­вания в качестве основания под здания и сооружения.

Сущность первого принципа заключается в поддержании мерз­лого состояния грунта в течение всего периода эксплуатации соору­жений, а по второму принципу грунты могут находиться в оттаива­ющем.или оттаявшем состоянии.

Рис. 7.1. Основные способы погружения свай в вечномерзлые грунты:
1 - свая; 2 - стенка скважины; 3 - грунтовой раствор; 4 - отта­янный грунт; 5 - лидерная скважина для бурозабивной скважины; 6 - проектное положение сваи

При устройстве свайных фундаментов на вечномерзлых грунтах применяют следующие способы погружения свай:

1) установка свай при помощи грузоподъемных механизмов в пробуренные скважины с заполнением их грунтовым раствором
(рис. 7.1, а);

2) погружение свай в предварительно оттаянный грунт в местах погружения паровыми или электроиглами (рис. 7.2, б);

3) забивка свай в пробуренные лидерные скважины, диаметр которых меньше наименьшего размера поперечного сечения свай (рис. 7,1, в). Этот способ принято называть бурозабивным;

4) забивка свай в вечномерзлый грунт без предварительной подготовки (рис. 7.2, г).

Первые два способа более эффективны при наличии твердомерзлых грунтов, к которым относятся прочно сцементированные пес­чаные и глинистые грунты, имеющие температуру от минус 0,3-1,5° С и ниже, Для этих грунтов характерно относительно легкое (хрупкое) разрушение.

Погружение свай бурозабивным и забивным способами распро­странено при устройстве фундаментов в тех районах, где вечно-мерзлые грунты находятся в пластичномерзлом состоянии. Такие грунты хотя и сцементированы льдом, но обладают свойствами вязкости. При передаче нагрузок они способны сжиматься.

Способ проходки скважин зависит как от мерзлотно-грунтовых условий площадки, так и от способа погружения свай. Так, при по­гружении их бурозабивным способом поверхность стенок скважины должна быть ровной,

Рис. 7.2. Схема работ по погружению свай в предварительно пропаренные скважины:

а - погружение сваи в скважину; б - отогретая скважина; в - пропаривание скважины; г - пробуренная скважина; д - бурение скважины; 1 - талый грунт; 2 - автокран; 3 - погружаемая свая; 4 - деревянный щит; 5 - перфорированная паровая игла; 6 - буро­вая скважина; 7 - буровой станок; 8 - шнек; 9 - граница вечной мерзлоты; 10 - веч­номерзлый грунт

а поперечные размеры соответствовать про­ектным. Для образования таких скважин применяют машины вра­щательного бурения (БМ-801, БМ-802, НБО-1) и трубчатые буры. При бурении скважин трубчатыми бурами, как правило, использу­ют те же машины, что и для забивки сваи.

Технология погружения свай в скважины заключается в разбуривании и заливке ее грунтовым раствором и установке сваи в скважину. Возможен вариант заливки раствором и после установки сваи. В ряде случаев скважины заполняют до установки свай гли­нистым раствором, последний опускаемой сваей отжимается вверх и плотно заполняет пазухи между стенками сваи и скважиной.

При заливке скважины после установки свай применяют как глинистый, так и песчаный раствор. В практике строительства ча­ще используют глинистые растворы, которые не требуется уплот­нять в отличие от песчаных растворов.

Контроль за качеством заполнения пазух глинистым раствором значительно упрощается: выход раствора из устья скважины на поверхность указывает на достаточность заполнения скважины. Песчаный раствор неудобен и в перевозке, поскольку крупные фракции песка оседают и перед заливкой такой раствор надо снова перемешивать.

В летнее время для приготовления глинистых растворов неред­ко используют буровой шлам глинистых грунтов, извлекаемый из скважин в процессе их проходки. В случае излишней влажности шлама (свыше 30-40%) к нему добавляют песчаный или глинис­тый грунт. Рекомендуемые составы растворов, заливаемых в сква­жину перед установкой свай, и примерные сроки смерзания свай, установленных в такие скважины, приведены в табл. 7.1 и 7.2.

Таблица 7.1 Составы грунтовых растворов

Для установки свай в скважины, кроме башенных и стреловых кранов, применяют буровые агрегаты, оснащенные дополнительны­ми тросами и лебедками.

В зимнее время перед погружением свай в скважины их очи­щают ото льда и обдувают паром или отогревают в тепляках. Ле­том и осенью, во избежание обрушения стенок скважин, сваи по­гружают в скважину сразу после их пробуривания. Перерыв меж­ду образованием скважины и погружением сваи не должен превышать 3 ч. При более продолжительных перерывах устья сква­жин укрепляют обсадной трубой на глубину, равную толщине оттаявшего слоя грунта.

Таблица 7.2 Примерные сроки смерзания свай, погруженных в скважины, заполненные раствором

Для ускорения смерзания свай с грунтовым раствором применя­ют различные способы промораживания грунтов. К числу их отно­сятся предварительное охлаждение скважины наружным возду­хом - отсасыванием воздуха из скважины вентилятором или ком­прессором, а также охлаждение холодным воздухом свай, имеющих специальные полости для нагнетания воздуха.

Двухлопастные сваи конструкции Г. А. Пчелкина вследствие естественной их вентиляции наружным холодным воздухом позво­ляют промораживать грунт, окружающий сваи, как в процессе их устройства, так и при эксплуатации сооружения.

В способе ускоренного смерзания свай с грунтом, предложен­ном С. П. Гапеевым, в скважинах размещают системы труб, запол­ненных керосином. Охлаждаясь в верхней части системы, керосин, как более тяжелый, опускается вниз и охлаждает стенки скважины. Циркуляция прекращается только тогда, когда температура на­ружного воздуха становится выше, чем у мерзлого грунта.

Читайте также:

  
• Вред керамзита для здоровья
  
• Бани бочки погода в доме
  
• Греющий кабель с экраном и без в чем разница
  
• Дефекты кровли из пвх мембраны
  
• Влажный пар в бане как сделать