Статьи
Устройство набивных свай
Опубликовано: 05.09.2018
В связи с увеличением объемов реконструкции промышленных объектов и застройки территорий со сложными геологическими условиями широкое распространение получают набивные сваи. Их достоинства — возможность без существенного изменения технологии изготавливать сваи различной несущей способности, устройство их, как правило, обходится без значительного воздействия на окружающую среду, что позволяет выполнять работы вблизи или внутри зданий и сооружений.
Набивные сваи изготавливаются путем устройства в грунте скважины и заполнения ее бетонной смесью или другими материалами.
Различают следующие виды свай: набивные бетонные (сваи Страуса), пневмонабивные, частотрамбованные, вибронабивные, буронабивные, набивные с камуфлетным уширением (пятой), набивные песчаные или гравийные. Последние называют также скважинами уплотнения или грунтонабивными сваями.
Устройство буронабивных свай (метод CFA - непрерывный полый шнек)
Набивные бетонные сваи изготавливаются следующим образом (рис. 5.20). В результате бурения с использованием обсадной трубы образуется скважина, заглубляемая до плотного грунта. Ее заполняют пластичной бетонной смесью, которую послойно трамбуют и постепенно извлекают трубу. Бетонная смесь, выходящая из трубы, распирает грунт в стороны и образует утолщенный ствол сваи. Сваи Страуса работают как сваи-стойки.
Устройство набивных свай
Рис. 5.20. Схема устройства набивных свай:
1 - бурение скважин; 2 — заглубление в плотный грунт; 3 — загрузка бетона и трамбование; 4 — подъем обсадной трубы и трамбование бетона; 5 — извлечение обсадной трубы
В обводненных грунтах устраивают пневмонабивные сваи. Укладка бетонной смеси производится методом пневматического бетонирования. Сжатым воздухом вытесняется грунтовая вода из скважины, после чего подается бетонная смесь с одновременным подъемом обсадной трубы. Под давлением воздуха бетонная смесь уплотняется. При изготовлении железобетонной сваи в обсадную трубу до герметизации скважины и подачи бетона опускают арматурный каркас.
Часто трамбованные сваи устраивают, используя специальную копровую установку с молотом одиночного действия, с помощью которой погружают обсадную трубу и извлекают ее, уплотняя бетонную смесь при формовании сваи. Для облегчения забивки обсадной трубы на ее нижний конец надевается конический наконечник (башмак). В погруженную до проектной отметки трубу устанавливают арматурный каркас и подают бетонную смесь. Молот соединяется с обсадной трубой таким образом, что при ударах его по трубе бетон в скважине трамбуется нижним утолщенным концом трубы, а труба при этом постепенно извлекается из скважины; в грунте остается хорошо уплотненная бетонная смесь.
При изготовлении вибронабивных свай для опускания до проектной отметки обсадной трубы с коническим башмаком в нижней части используются вибропогружатели. В трубу помещают арматурный каркас и заполняют его бетонной смесью не менее чем на 1 м, после чего трамбовкой, жестко соединенной с вибропогружателем, бетонная пробка выдавливается из трубы в грунт, образуя грушевидное расширение. Затем обсадную трубу заполняют бетонной смесью и при включенном вибропогружателе извлекают краном или копром. При этом образуется ствол сваи. Вибронабивные сваи можно устраивать и без утолщения основания, исключив операцию трамбования бетона.
Буронабивные сваи устраиваются в скважинах, пробуренных без обсадных труб станками разведочного бурения, специальными буровыми установками или буровыми механизмами, смонтированными на кранах-экскаваторах.
Наиболее эффективны буронабивные сваи с уширенным основанием (пятой), обладающие большой несущей способностью.
Полость уширения создается специальным механизмом — уширителем, отдельно погружаемым в пробуренную скважину или входящим в состав бурового инструмента (колонны).
Технология изготовления буронабивной сваи в водонасыщенных грунтах представлена на рис 5.21. При бурении скважины до проектной отметки и уширении выполняют промывку ее глинистым раствором, который предохраняет стенки от обрушения. Затем в скважину опускают арматурный каркас и производят бетонирование методом вертикально перемещаемой трубы. По мере заполнения скважины бетонной смесью из нее вытесняется глинистый раствор. Для обеспечения хорошего качества бетона в свае бетонирование ведется непрерывно, с достаточным заглублением трубы в бетонную смесь.
Рис. 5.21. Схема устройства буронабивной сваи с уширенной пятой: I — бурение скважины; II — устройство уширенной полости при помощи механического уширителя; III — опускание арматурного каркаса; IV — установка трубы с вибробункером; V — заполнение скважины бетонной смесью; VI—подъем трубы в процессе бетонирования; 1 — экскаватор; 2 — буровая головка; 3 — копровая стрела; 4 — шнек; 5 — механический ушврвтель; 6 — арматурный каркас; 7 — бетонолитиая труба; 8 — бадья для подачи бетонной смеси; 9 — бункер с вибратором
В мировой и отечественной практике строительства применяются буронабивные сваи Бенато диаметром 0,4—1,8 м и длиной до 60 м. Особенность технологии изготовления — проходка скважины грейферным механизмом с вдавливанием обсадной трубы, применение менее пластичной бетонной смеси и уплотнение за счет поступательно-вращательного движения обсадной трубы при ее извлечении. Несущая способность одной сваи может достигать 5 МН.
В процессе строительства Камского автомобильного завода была разработана и внедрена новая технология устройства бурона-бивных свай в водонасыщенных суглинистых грунтах, обеспечивающая высокую производительность труда, качество работ и снижение материалоемкости конструкций фундаментов. Установки для бурения позволяют проходить скважины со значительными скоростями и выполнять уширение их основания диаметром до 2,5 м. Способ бетонирования с двумя телескопическими трубами позволяет получать качественный бетон. Диаметр свай от 0,6 до 1,6 м, длина до 12 м, несущая способность до 4,50 МН.
Широкое распространение получают буронабивные сваи в транспортном строительстве при сооружении большепролетных мостов.
Сваи с камуфлетной пятой выполняются с уширенным основанием взрывом заряда ВВ, помещенного на дне скважины в слое литой бетонной смеси. После образования камуфлетной полости скважину заполняют пластичной бетонной смесью, уплотняя ее и постепенно извлекая обсадную трубу. При необходимости до бетонирования сваи в скважину вводят арматурный каркас.
Эффективным способом уплотнения слабых грунтов является устройство грунтонабивных свай: скважины заполняются песком или гравийной смесью с послойным трамбованием. Технология выполнения работ та же, что и при устройстве вибронабивных свай.