Устройство набивных свай кратко

Обновлено: 05.07.2024

Достоинства набивных свай: экономия материалов; возможность изготовления свай любой длины; возможность производства работ вблизи зданий и сооружений, поскольку отсутствуют значительные динамические воздействия при устройстве сваи; применимость в стесненных условиях; применимость при усилении существующих фундаментов.

Набивные сваи устраивают на месте их будущего положения путем заполнения скважины (полости) бетонной смесью или песком. Их изготавливают бетонными, ж/б и грунтовыми, возможно устройство свай с уширенной пятой. Способ устройства свай: в предварительно пробуренные скважины подается для заполнения бетонная смесь или грунты (песчаные).

Разновидности набивных свай – буронабивные, пневмонабивные, вибротрамбованные, частотрамбованные, вибронабивные, песчаные и грунтобетонные.

Длина свай достигает 20…30 м при диаметре 50. 150 см. Сваи, изготовляемые с применением установок фирм Като, Беното, Либхер могут иметь диаметр до 3,5 м, глубину до 60 м, несущую способность до 500 т.

Буронабивные сваи. Изготовление таких свай включает следующие операции: предварительное бурение скважины до заданной глубины; опускание в скважину обсадной трубы; извлечение из скважины осыпавшегося грунта; заполнение скважины бетоном отдельными порциями; трамбование бетона этими порциями; постепенное извлечение обсадной трубы.

В пробуренную до проектной отметки (5…12 м) скважину опускают трубу диаметром 25. 40 см и загружают бетонной смесью. После заполнения скважины на глубину около 1 м бетонную смесь трамбуют и медленно поднимают вверх обсадную трубу до тех пор, пока высота смеси в трубе не уменьшится до 0,3…0,4 м. Снова загружается бетонная смесь и процесс повторяется. Учитывая, что диаметр скважины, больше диаметра обсадной трубы и поверхность пробуренного грунта оказывается неровной, при наполнении бетонной смесью обсадной трубы, ее подъеме и уплотнении смеси, бетон заполнит весь свободный объем, включая и зазор между стенками скважины и обсадной трубой. Часть бетона и цементного молока проникнет в грунт, повысив его прочность.

Недостатки способа - невозможность контролировать плотность и монолитность бетона по всей высоте сваи, возможность размыва несхватившейся бетонной смеси грунтовыми водами.

Армирование свай производят только в верхней части, где на глубину 1,5…2,0 м в свежеуложенный бетон устанавливают металлические стержни для их последующей связи с ростверком.

В зависимости от грунтовых условий буронабивные сваи устраивают: сухим способом (без крепления стенок скважин), с применением глинистого раствора и с креплением скважины обсадной трубой.

Сухой способ применим в устойчивых грунтах. Скважина необходимого диаметра разбуривается на заданную глубину. При необходимости в ней монтируют арматурный каркас и бетонируют методом вертикально перемещающейся трубы.

Секции бетонолитных труб длиной 2,4. 6 м в стыках скрепляют болтами или замковыми соединениями, у первой секции крепится приемный бункер, через который бетонная смесь подается в трубу. В скважину опускается бетонолитная труба, в приемную воронку подается бетонная смесь из автобетоносмесителя или с помощью специального загрузочного бункера, на этой же воронке закреплены вибраторы, которые уплотняют укладываемую бетонную смесь. По мере укладки смеси бетонолитная труба извлекается из скважины.

По окончании бетонирования скважины голову сваи формуют в специальном инвентарном кондукторе, в зимнее время дополнительно надежно защищают. Этим способом изготовляют сваи диаметром 0,4…1,2 м, длиной до 30 м.

Применение глинистого раствора. Устройство буронабивных свай в слабых водонасыщенных грунтах требует повышенных трудозатрат, что обусловлено необходимостью крепления стенок скважины для предохранения их от обрушения. Для предотвращения обрушения стенок скважин применяют насыщенный глинистый раствор бентонитовых глин плотностью 1,15. 1,3 г/см 3 , который оказывает гидростатическое давление на стенки, хорошо временно скрепляет отдельные грунты (обводненные и неустойчивые), и удерживает стенки скважин от обрушения.

Скважины бурят вращательным способом. Глинистый раствор готовят на месте выполнения работ и по мере бурения подают в скважину по пустотелой буровой штанге под давлением. По мере бурения находящийся под гидростатическим давлением раствор от места забуривания, начинает подниматься вверх вдоль стенок скважины, вынося разрушенные бурами грунты, и выходя на поверхность, попадает в отстойник-зумпф, откуда снова насосом подается в скважину для дальнейшей циркуляции.

Глинистый раствор, цементирует грунт стенок, препятствуя проникновению воды, что позволяет исключить применение обсадных труб. После завершения проходки скважины в нее при необходимости устанавливается арматурный каркас. По мере заполнения скважины бетонной смесью производят подъем бетоновода.

Крепление скважин обсадными трубами. Устройство свай этим методом возможно в любых гидрогеологических условиях; обсадные трубы могут быть оставлены в скважине или извлечены из нее в процессе изготовления сваи. Обсадные трубы соединяют между собой при помощи замков специальной конструкции (если это инвентарные трубы) или на сварке. Погружают обсадные трубы в пробуренную скважину гидродомкратами.

После зачистки забоя и установки арматурного каркаса скважину бетонируют методом вертикально перемещаемой трубы. По мере заполнения скважины бетонной смесью могут производить извлечение и инвентарной обсадной трубы. Специальная система домкратов, смонтированных на установке, сообщает трубе возвратно-поступательное движение, за счет чего бетонная смесь дополнительно уплотняется.

По завершении бетонирования скважины осуществляют формирование головы сваи.

Буронабивные сваи с уширенной пятой. Диаметр таких свай 0,6…2,0 м, длина 14. 50 м. Способы устройства уширений свай: 1) распирание грунта усиленным трамбованием бетонной смеси в нижней части скважины; 2) пробуривание скважины станком, имеющим на буровой колонке специальное устройство в виде раскрывающегося ножа, для образования уширения скважины диаметром до 3 м. Нож раскрывается гидравлическим механизмом, управляемым с поверхности земли. При вращении штанги ножи срезают грунт, который попадает в бадью, расположенную над расширителем. За несколько операций срезания ножами грунта и извлечения его на поверхность в грунте образуется уширенная полость. В скважину подают глинистый раствор из бентонитовых глин, который непрерывно циркулирует и обеспечивает устойчивость стенок скважины.

При устройстве уширения разбуривание полости осуществляют одновременно с подачей в скважину глинистого раствора до полной замены раствора, загрязненного грунтом. После завершения бурения скважины на проектную глубину буровую колонку с уширителем извлекают, в скважину устанавливают арматурный каркас. Бетонирование ведут методом вертикально перемещающейся трубы, когда одновременно в трубу подают бетонную смесь и поднимают ее. Бетонная смесь, соприкасаясь с вязким глинистым раствором, не снижает своей прочности, цементное вяжущее из смеси не вымывается. Бетонная смесь выжимает глинистый раствор вверх по трубе и через зазор между трубой и скважиной. Нижний конец бетонолитной трубы должен быть постоянно заглублен в бетонную смесь на глубину порядка 2 м; бетонирование осуществляют непрерывно, чтобы не возникали прослойки глинистого раствора в бетоне.

3) Взрывной способ устройства уширений. В пробуренную скважину устанавливают обсадную трубу. На дно скважины опускают заряд взрывчатого вещества расчетной массы и выводят провода от детонатора к взрывной машинке, находящейся на поверхности. Скважину заполняют бетонной смесью на 1,5. 2,0 м, поднимают на 0,5 м обсадную трубу и производят врыв. Энергия взрыва уплотняет грунт и создает сферическую полость, которая заполняется бетонной смесью из обсадной трубы. После этого порциями и с необходимым уплотнением заполняют обсадную трубу бетонной смесью доверху.

Буронабивная свая с башмакам. Особенность метода в том, что в пробуренную скважину опускают обсадную трубу, имеющую на конце свободно опертый чугунный башмак, оставляемый в грунте после погружения обсадной трубы на требуемую глубину. Порционно загружая бетонную смесь, регулярно ее уплотняя и постепенно извлекая трубу из скважины, получают готовую набивную бетонную сваю.

Трубобетонные сваи. Обсадная труба длиной до 40 – 50 м имеет в нижней части жестко закрепленный башмак. После достижения дна скважины труба остается там, не извлекается, а заполняется бетонной смесью.

Подводное бетонирование применяют для предохранения бетонной смеси от размыва при высоком уровне малоподвижных грунтовых вод. Бетонную смесь подают в обсадную трубу под давлением по трубопроводу, погруженному до самого низа скважины. Благодаря давлению смесь выдавливается из трубы, заполняет снизу пространство скважины и начинает подниматься вверх, оттесняя наверх и находящуюся в скважине воду. В процессе заполнения бетонной смесью скважины необходимо следить, чтобы бетонолитная труба поднималась с одной скоростью с обсадной трубой, низ трубы постоянно был ниже верха уложенной бетонной смеси на 30. 40 см. После полного заполнения скважины верхний слой бетонной смеси толщиной 10…20 см срезают.

В обводненных грунтах может быть использовано напорное бетонирование набивных свай, заключающееся в непрерывном нагнетании бетонной смеси на всю высоту скважины под воздействием гидростатического давления, создаваемого бетононасосами. Напорное бетонирование исключает смешивание бетонной смеси с водой, глинистым раствором или шлаком (материалами разбуривания).

Пневмотрамбованные сваи. Применяют при устройстве фундаментов в насыщенных водой грунтах с большим коэффициентом фильтрации. Бетонную смесь укладывают в полость обсадной трубы при постоянном повышенном давлении воздуха (0,25. 0,3 МПа), который подается от компрессора через ресивер, служащий для сглаживания колебаний давления. Бетонную смесь подают небольшими порциями через специальное устройство - шлюзовую камеру, которая закрывается специальными клапанами. Подача бетонной смеси в камеру осуществляется при закрытом нижнем клапане и открытом верхнем; при заполнении камеры смесью верхний клапан закрывается, нижний, наоборот, открывается, смесь выжимается в скважину.

Набивные сваи любого типа следует бетонировать без перерывов. При расположении свай одна от другой менее чем на 1,5 м их выполняют через одну, чтобы не повредить только что забетонированные.

Пропущенные скважины бетонируют при второй проходке бетонолитной установки, после набора ранее забетонированными сваями достаточной прочности и несущей способности.

Недостатки буронабивных свай: небольшая удельная несущая способность, высокая трудоемкость буровых работ, необходимость крепления скважин в неустойчивых грунтах, сложность бетонирования свай в водонасыщенных грунтах и трудность контроля качества выполненных работ.

Устройство свай в продавленных скважинах достаточно эффективно в сухих грунтах. При устройстве таких свай в грунте создается уплотненная зона, повышается прочность грунта и снижается его деформативность. Устройство набивных свай в уплотненных скважинах производят методами продавливания без извлечения грунта на поверхность. Скважину образуют путем многократного сбрасывания с высоты чугунного конуса. Затем ее порционно заполняют бетонной смесью, щебнем или песком и уплотняют до образования уширенной части в основании сваи. В верхней части при укладке бетонной смеси ее уплотняют вибрированием. Разработано много модификаций этого метода. Образование скважин и полостей в грунте без его выемки осуществляют, пробивкой сердечниками и обсадными трубами с помощью молотов, продавливанием вибропогружателями и вибромолотами, пробивкой снарядами и трамбовкой, пробивкой пневмопробойниками, расширением гидравлическими уплотнителями, продавливанием с помощью винтовых устройств.

Метод выштамповывания. Сначала на глубину до ½ длины будущей сваи пробуривают скважину - лидер, затем скважину пробивают ударным снарядом на требуемую глубину. Загружают в нижнюю часть скважины жесткую бетонную смесь столбом 1,5…2 м и ударами трамбовки устраивают в основании сваи уширенную пяту. В устье скважины устанавливают обсадную трубу, монтируют арматурный каркас и осуществляют бетонирование верхней части сваи.

Метод виброформирования свай характерен наличием виброформователя. Его полый наконечник имеет лопасти в нижней части и соединяется через жесткую штангу с вибропогружателем. Под действием последнего наконечник погружается в грунт и образует скважину, которая по мере погружения наконечника заполняется бетонной смесью из бункера, установленного над устьем скважины.

После пробуривания скважины наконечник немного приподнимают, при этом его лопасти раскрываются, сквозь полость наконечника бетонная смесь попадает на дно скважины. Вместо самораскрывающихся створок может быть использован теряемый чугунный башмак.

Вытрамбованные сваи используют в сухих связанных грунтах. В пробуренную скважину с помощью вибропогружателя, погружают до проектной отметки стальную обсадную трубу, имеющую на конце съемный железобетонный башмак. Полость трубы заполняют на 0,8. 1,0 м бетонной смесью, уплотняют ее с помощью специальной трамбующей штанги, подвешенной к вибропогружателю. В результате башмак вместе с бетонной смесью вдавливается в грунт, при этом образуется уширенная пята. Обсадная труба заполняется бетонной смесью порциями с постоянным уплотнением. По мере заполнения скважины бетонной смесью осуществляется подъем обсадной трубы экскаватором.

Частотрамбованные сваи устраивают путем забивки обсадной трубы в пробуренную скважину вместе с надетым на конце чугунным башмаком, который остается в грунте. Бетонную смесь загружают в обсадную трубу порциями за 2. 3 приема. Сечение сваи формируется и обсадная труба извлекается из скважины с помощью молота двойного действия.

Обсадную трубу с чугунным башмаком под действием ударов молота погружают в грунт до проектной отметки, затем в ее полость опускают арматурный каркас (при необходимости), далее через воронку из вибробадьи подают в полость трубы бетонную смесь (осадка конуса 8. 10 см).

После заполнения обсадной трубы на высоту 1 м ее начинают поднимать, при этом башмак соскальзывает под действием давящей на него бетонной смеси, которая начинает заполнять скважину. Молот двойного действия, соединенный с обсадной трубой при этом производит частые парные удары, направленные попеременно вверх и вниз. От ударов, направленных вверх за 1 мин труба извлекается из грунта 4…5 см, а от ударов, направленных вниз, труба осаживается на 2. 3 см. Трамбование бетонной смеси, осуществляется за счет ударов нижней кромки обсадной трубы и трения бетона о стенки трубы в результате вибрационного воздействия молота, в связи с чем бетонная смесь уплотняется, также уплотняется грунт в нижней части скважины, часть бетонной смеси впрессовывается в стенки скважины, повышая их прочность.

Трамбование бетона в обсадной трубе продолжают до полного извлечения трубы из грунта. Частотрамбованные сваи можно изготовлять армированными, однако в большинстве случаев арматурный каркас применяют только в верхней части сваи для соединения с армированием монолитного ростверка. Если армирование предусмотрено на всю высоту свая, то арматурный каркас опускают в обсадную трубу до начала бетонирования.

Песчаные набивные сваи - наиболее дешевый способ уплотнения слабых грунтов. Стальная обсадная труба с башмаком погружается в грунт с помощью вибропогружателя. Достигнув проектной отметки, она частично заполняется песком, при подъеме обсадной трубы за счет массы песка она отделяется от башмака, и с помощью вибропогружателя извлекается на поверхность, при этом грунт уплотняется. Дополнительное и эффективное уплотнение может быть достигнуто проливом скважины водой.

Применяют трубы диаметром 32. 50 см; при извлечении в трубе всегда должен находиться слой песка высотой 1,0. 1,25 м. Способ применим для скважин глубиной до 7 м.

Грунтобетонные сваи. Устраивают с помощью бурильных установок с пустотелой буровой штангой, имеющей на конце смесительный бур со специальными режущими и одновременно перемешивающими смесь лопастями. После пробуривания скважины в слабых песчаных грунтах до нужной отметки в пустотелую штангу под давлением из растворосмесительной установки подают раствор. Буровая штанга медленно при обратном вращении начинает подниматься вверх, грунт насыщается цементным раствором и дополнительно уплотняется буром. В результате получается цементно-песчаная свая, изготовлении на месте без выемки грунта.

Бурозавинчивающиеся сваи. Применяют в случаях плотной застройки. Технология позволяет выполнять работы вблизи существующих зданий при высоте в 5 этажей на расстоянии около 40 см, при большей высоте – около 70 см.

Сущность метода: металлическая труба завинчивается в грунт, который под действием трубы частично уплотняется и выдавливается наружу.

Если труба в нижней части глухая, то после завинчивания до проектной отметки в нее вставляется арматурный каркас и она заполняется бетонной смесью. Для труб с теряемым наконечником в нее вставляется арматурный каркас, труба заполняется бетоном, в процессе схватывания бетона труба вывинчивается, в грунте остается башмак, на который опирается железобетонная буронабивная свая. При особо плотных грунтах возможно предварительное пробуривание скважины на несколько меньшую глубину (до 1 м) и диаметр скважины должен быть меньше диаметра трубы. Диаметр завинчиваемых труб 300. 500 мм, длина от 4 до 20 м.

Устройство набивных свай при отрицательных температурах. Забивка свай в сезоннопромерзающие грунты при глубине промерзания до 0,7 м при использовании мощных молотов и вибромолотов отличается от забивки в летних условиях только некоторым снижением производительности установок. При большей глубине промерзания и при менее мощных механизмах для забивки свай используют тот же арсенал мероприятий, что и для разработки грунта в зимних условиях. Для предотвращения или уменьшения глубины промерзания грунтов места для забивки свай заблаговременно утепляют подручными материалами (опилками, соломой, ветками, листвой и т.п.). Допустимо разрушение мерзлого грунта в месте забивки механическими методами, нарезанием прорезей до глубины промерзания грунта с помощью буровых машин с последующим оттаскиванием блоков с места забивки. Применимо устройство в грунте лидирующих скважин бурильными машинами и виброударными установками, применяют и др. методы.

Среди различных типов устройства фундаментов, таких как ленточный, сплошной, столбчатый, отдельной группой выделяются свайные конструкции. В целом эта группа характеризуется тем, что монтируется на местах, имеющих слабое грунтовое основание для возведения здания. Свая или группа свай монтируются в грунт различными способами, например забиванием, закручиванием, наполнением подготовленной структуры. Внутри почвы конструкция свайного типа испытывает сопротивление почвы, предотвращающее ее перемещение, то есть помимо надежности этот тип фундамента гарантированно обеспечивает устойчивость конструкции. Благодаря ряду своих положительных характеристик, например, возможности демонтажа или возведения зданий без повреждения рельефа практически на любом типе почвы, свайные основания получили широкое распространение в промышленности, быту и военной сфере.

Определение набивных свай и их виды

Набивные сваи представляют собой опорные элементы, служащие для передачи и распределения массы сооружения по несущей поверхности грунта, выполненные для поддержки опоры здания. Эти элементы могут выполняться в виде пустотелых конструкций, монтируемых на подготовленный участок почвы и позже заполняемых наполнителем. В другом варианте конструкции изготавливаются в виде уплотняемых элементов грунта, усиливаемых бетонным раствором или без него. При таком исполнении критически важно достичь максимально возможной идентичности материала и технологии изготовления структуре грунта в уплотненном состоянии. В общем случае, конструкция набивной сваи состоит из:

Набивные сваи и их виды

тела опорного элемента, монтируемого на месте специально подготовленного котлована в виде бетонной, железобетонной конструкции или выполняемого по принципу уплотнения почвы с использованием принципа вертикально перемещающейся трубы;
оголовка, к поверхности которого монтируется ростверк, соединяющий отдельную сваю или их группу с верхней точкой фундамента здания;
пяты, представляющей собой опорную поверхность сваи, выполненной в виде уширенной части с целью увеличения плоскости опоры с грунтом.

Преимущества использования набивных свай

Этот тип устройства оснований зданий пока не получил широкого распространения, ввиду специфичности используемой для его устройства техники. Однако, развитие технологии и используемых машин позволяет существенно повысить народнохозяйственное значение оснований этого типа. Их использование обладает рядом преимуществ, среди которых:

Возможность сосредоточенного восприятия отдельными сваями существенной нагрузки, достигающей 1000т, что позволяет располагать их под сооружениями, передающими на фундамент большую массу. В большинстве случаев это строения, используемые в промышленности и производстве или многоэтажные здания.

Возможность индивидуального восприятия сваями огромных нагрузок позволяет облегчить конструкцию ростверка или отказаться от его применения в принципе. Связующее или переходное звено, в виде ростверка можно монтировать без использования дополнительных частей и привязки к глубине.

Преимущество набивных свай

Одним из главных положительных качеств, которыми характеризуется этот тип свай, состоит в несущественных абсолютных и относительных величинах их смещения в почве в процессе осадки.

Существенная нагрузка, выдерживаемая конструкцией одного несущего элемента, позволяет избежать использования множества частей забивного типа.

При необходимости использования свай набивного типа, имеющих небольшие размеры их несущую способность можно увеличить за счет выполнения уширения нижней поверхности конструкции. Увеличение опорной поверхности несущих элементов от 7 до 12 раз позволяет в разы увеличить воспринимаемые нагрузки.

Этот тип несущих элементов может использоваться для усиления устройства существующих конструкций фундаментов.

Виды набивных свай

Набивные сваи, армируются в оголовках или сплошным способам, используемым в случаях, указанных ниже. По этому принципу устройство этого типа свай отличается от забивных конструкций, в которых использование арматуры обеспечивает целостность структуры. Опорные элементы, используемые для устройства фундаментов, отличаются между собой по используемому материалу, технологии изготовления и способу устройства.

По используемому материалу различают

песчаные;
грунтовые;
бетонные;
железобетонные, представляющие собой конструкции из стали с наполнением из бетона;
песко-бетонные;
грунтобетонные;
составные конструкции из железобетона;
деревянные;
с оболочками из асбоцемента, синтетики или металла.

По способу заделки

со свободной поверхностью оголовка;
с соединением с поверхностью связующего элемента ростверка или основанием в виде нижней плиты перекрытия подвала строения.

По внешнему виду

одиночные элементы;
свайные группы;
расположение опорных элементов в форме ленты;
в виде связанных между собой элементов, представляющих плоскость.

Технологии изготовления и виды набивных свай

По глубине монтажа

структуры длиной до 6м;
объекты, имеющие длину свыше 6м.

По расположению относительно горизонтальной поверхности грунта

части, расположенные вертикально;
расположение элементов под некоторым углом.

По сечению в горизонтальной плоскости

Монолитные с круглой формой;
Выполненные в виде кольцевых элементов.

По принципу передачи усилий в объеме грунта

анкерного типа, при этом способе устройства, как и в случае с конструкциями, испытывающими напряжения кручения, практикуется использование армирования сплошным способом;
висячие, осуществляют передачу усилий за счет силы трения, мешающей их перемещению в структуре почвы;
опорные структуры в виде стоек, представляющие собой связанные между собой в области оголовка отдельные опорные элементы оснований.

Область применения различных видов свай набивного типа

Ограничения по области использования этого типа свайных конструкций касаются их расположения в структурах грунтовых вод, имеющих агрессивную реакцию или промышленных отходов. Дополнительные ограничения касаются невозможности применения этих опорных изделий на почвах, в которых присутствуют крупные частицы камней или твердых минеральных образований.

Набивные сваи на проблемных грунтах

Буронабивные сваи устанавливаются на объектах, имеющих большие нагрузки в горизонтальном и вертикальном направлениях. Их монтируют в местах наличия остаточных элементов из камней, бетона или железобетона, в местах с твердой консистенцией глинистой структуры, на участках где недопустимо использование свай забивного типа из-за риска провоцирования деформации конструкций расположенных вблизи.

Набивные сваи, монтаж которых производится с применением вертикальных труб с теряемым башмаком, заполняемых уплотненным бетонным раствором в области опоры основания. Эти устройства отличаются большей эффективностью использования несущих характеристик почвы и используются при наличии колебаний уровней расположения плотных слоев грунта или в случае отсутствия конструкций из железобетона.

Производство скважин

По способу образования участков под опорные конструкции фундаментов для последующего заполнения частей трамбовочной смесью или бетоном различают следующие методы:

Вибрационное или механическое бурение и углубление, выполняемое под раствором из глины. В этом способе выполняется бурение скважин с защитой их обсадными трубами, с укреплением стенок при помощи раствора из глины или без него.
Образование углубления с необходимыми параметрами при помощи взрыва.
Пробивание отверстий необходимого диаметра при помощи лидер ной трубы, имеющей заглушенный нижний участок, цилиндрическими конструкциями, имеющими теряемый башмак или сердечниками, выполненными в виде конуса.

Технология установки свай буронабивного типа

Этот тип устройства свай может выполняться без усиления стенок пробуренного участка, с использованием раствора из глины для исключения возможности обрушения структуры стен. Их монтаж включает последовательность операций, включающих в себя:

Бурение скважины на необходимую глубину (5-12м), зависящую от типа грунта, уровня залегания грунтовых вод и воспринимаемых нагрузок.
Заглубление в скважину трубы обсадного типа, имеющую диаметр около 30см и извлечение отколовшихся и осыпавшихся структур с поверхности боковой стороны.
Постепенное заполнение внутреннего пространства скважины раствором из бетона с уплотнением уложенных слоев.
Медленное извлечение конструкции трубы при достижении уровня уложенного бетонного основания в 1м с сохранением целостности сформованного образования. Труба поднимается до тех пор, пока уровень, занимаемый смесью во внутреннем пространстве обсадной конструкции, не составит 0,3-0,4м. Далее цикл повторяется, при этом в процессе затвердевания и уплотнения, часть бетона и цементного раствора может проникать в соседние со структурой сваи слои, обеспечивая повышение их прочности.

Технология устройства свай грунтобетонного типа

Их монтаж осуществляется с использованием установок бурового типа, где в качестве рабочего органа используется смесительный бур, оснащенный рабочими органами в виде лопаток для резания и перемешивания смеси.

На первом этапе выполняется бурение скважины на предусмотренную технологией глубину.

На определенных типах грунтов, например со слабой несущей поверхностью песчаной структуры, необходимо выполнить нагнетание к основанию через полую штангу раствора их воды и цемента. При подъеме штанги вверх с использованием вращения в обратном направлении происходит заполнение грунта водоцементным раствором с последующим уплотнением при помощи бура. В итоге образуется свая, в составе которой элементы цемента выступают связующим элементом для сыпучей структуры песка.

Методы устройства набивных свай позволяют устраивать их непосредственно на строительной площадке.

Содержание статьи:

Набивные сваи устраивают непосредственно на стройплощадке, на месте будущего здания или сооружения.В зависимости от способа устройства скважин и укладки в них бетона различают набивные сваи двух типов:

а) сваи, для которых скважины образуют бурением; при этом может быть два способа укладки бетона -с применением обсадной трубы , извлекаемой из скважины по мере укладки бетона , и без обсадной трубы, когда бетон укладывают с использованием глинистого раствора ( называемого бентонитом).
б) сваи, для которых скважины в грунте образуют погружением стальной трубы с закрытым концом , а бетон уплотняют частым трамбованием с использованием ударов молота по трубе ( часто трамбованные сваи) или с использованием вибрации от вибропогружателя.

Рисунок-1. Технологическая схема устройства буронабивных свай сухим способом

а — бурение скважины; 6 — 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

Сухой способ применим в устойчивых грунтах; его технология состоит в следующем( рис-1). Вращательным бурением в грунте разбуривают скважину необходимого диаметра и на заданную глубину. После достижения забоемскважины проектной отметки в необходимых случаях уширяют нижнюю часть скважины специальными уширителями.

После приемки скважины по акту в ней монтируют арматурный каркас и бетонируют методом вертикально перемещающейся трубы (ВПТ). По мере укладки бетона бетонолитную трубу извлекают из скважины. Уплотняют бетонную смесь с помощью вибраторов, укрепленных на приемной воронке бетонолитной трубы. Без обсадной трубы также можно устраивать буронабивные сваи ( рис-2).

Рисунок-2. Технология устройства буронабивных свай под глинистым раствором

а — бурение скважины; б —- устройство ушнрениой полости; в — установка арматурного каркаса; г — установка бетонолитной трубы с вибробуикером и воронкой- д — бетонирование скважины методом ВПТ; е —утепление оголовка сван в зимних условиях- 1 — буровой станок; 2 — глиносмеситель; 3 — насос; 4 — расширитель; 5 — бетонолитная труба с вибробункером

Здесь в качестве опалубки, предупреждающей обрушение стенок скважины используют глинистый раствор, поступающий в скважину по пустотелой буровой штанге. За счет гидростатического давления, оказываемого этим раствором, плотность которого 1,2…1,3 г/см³, устраивают сваи без обсадных труб. Глинистый раствор готовя на месте производства работ преимущественно из бентонитовых глин, и по мере бурения его нагнетают в скважину.

Поднимаясь по скважине вдоль ее стенок, глиняный раствор попадает в зумпф, откуда возвращается насосом в буровую штангу для дальнейшей циркуляции. Затем в скважину устанавливают арматурный каркас. Бетонную смесь подают с помощью вибробункера с бетонолитной трубой, которую опускают в скважину. Вибрируемая бетонная смесь, поступая в скважину, вытесняет глинистый раствор. По мере заполнения скважины бетонной смесью бетоновод извлекают. Рассмотренный метод крепления стенок скважин наиболее прост.

Рисунок-3. 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 инвентарной кондукторе

Однако он недостаточно надежен и весьма трудоемок при производстве работ зимой. Устройство буронабивных свай с креплением стенок скважин обсадочными трубами ( рис-3) возможно в любых геологических и гидрогеологических условиях. Обсадочные трубы можно оставлять в грунте или извлекать из скважин в процессе изготовления свай( инвентарные трубы). Секции обсадных труб, как правило, соединяют стыками специальной конструкции или с помощью сварки.

Рисунок-4. Бурение скважины

Погружают обсадные трубы в процессе бурения скважины гидродомкратами, а также посредством забивки трубы в грунт или вибропогружением.
Бурят скважины вращательным или ударным способом специальными установками. При ударном бурении обсадная труба погружается в грунт по мере разработки скважины. При этом отдельные секции обсадных труб наращивают по мере необходимости.

Рисунок-5. Технология устройства набивных свай с камуфлетной пятой

При вращательном способе бурения вначале пробуривают лидерную скважину на длину секции обсадной трубы, после чего в скважину погружают обсадную трубу.затем бурят следующий участок скважины, после чего наращивают и погружают в скважину очередную секцию обсадной трубы.Эти операции повторяют до окончания бурения скважины на проектную отметку. После зачистки забоя и установки в скважине арматурного каркаса скважину бетонируют методом ВПТ.

По мере заполнения скважины бетонной смесью инвентарную обсадную трубу извлекают. При этом специальная система домкратов, смонтированных на установке, сообщает обсадной трубе возвратно-поступательное и вращательное движение, дополнительно уплотняя бетонную смесь. По окончании бетонирования голову сваи формируют в специальном инвентарном кондукторе.

Набивные сваи часто делают с уширенной нижней частью-пятой.Уширение делается специальными бурами, а также путем взрывания взрывчатого вещества ( камуфлетные сваи). Уширение делается для повышения несущей способности сваи. Камуфлетные сваи делают следующим образом ( рисунок-5). Сначала разбуривают скважину и опускают в нее обсадную трубу.

Рисунок-6. Технологическая схема устройства частотрамбованных свай

а) подъем в рабочее положение обсадной трубы и молота; б) погружение обсадной трубы; в) установка арматурного каркаса; г) подача бетонной смеси в полость трубы; д) извлечение обсадной трубы с одновременным уплотнением бетонной смеси; 1 – копер; 2 – молот двойного действия; 3 – лебедка; 4 – обсадная труба; 5 – арматурный каркас; 6 – вибробадья; 7 – приемная воронка

На дно скважины укладывают взрывчатое вещество, которое сверху прикрывается слоем 0,7…1,0 м литого бетона.Образовавшаяся бетонная пробка нужна для того чтобы энергия взрыва была направлена на образование полости в грунте.Полость затем заполняют бетоном и сваю бетонируют обычным способом.Частотрамбованные сваи устраивают путем забивки обсадных труб, опирающихся на металлический наконечник.Затем в полости, образованной обсадной трубой, устраивают армированную ( или неармированную) сваю.

Рисунок-7. Схема устройства грунтонабивных свай

а) погружение обсадной трубы, б) извлечение трубы, в) раскрывающийся наконечник, 1 – вибропогружатель, 2 — обсадная труба, 3 – шарнир, 4 – створка наконечника, 5 – кольцо

Частотрамбование сваи устраивают ( рис-6) при помощи специального копра. На копер лебедкой поднимают молот и обсадную трубу , которая в верхней части имеет оголовок. На нижний конец обсадной трубы насаживают металлический башмак со смоляным канатом, чтобы исключить проникание воды в трубу. Под действием ударов молота обсадная труба погружается до проектной отметки.

Погружаясь, труба раздвигает частицы грунта и уплотняют его. Затем молот поднимают и в полость трубы опускают арматурный каркас ( если сваи армируются). Из вибробадьи через воронку в полость обсадной трубы подают бетонную смесь с осадкой конуса 8…10 см. Параллельно с укладкой смеси извлекают ( вытягивают)на небольшую величину обсадную трубу и вновь осаживают ударом молота для уплотнения бетона, причем металлический башмак остается у основания сваи.

В последние годы стали устраивать грунтобетонные сваи, для чего применяют бурильно-крановые машины с пустотелой буровой штангой , имеющей на конце смесительный бур с режущими и перемешивающими лопастями.Через штанги растворонасосом нагнетают водоцементную суспензию, изготовляемую в растворосмесителе. Смесительный бур при обратном вращении и извлечении послойно уплотняют грунт, насыщенный водоцементной эмульсией.В результате образуется грунтобетонная свая, изготовленная на месте без выемки грунта. На рис-7 показана принципиальная схема устройства грунтонабивных свай.

Набивные сваи изготавливают непосредственно на площадке в проектном положении методом устройства скважин и заполнения их бетонной смесью или другими материалами.

Первоначально устраивались набивные бетонные трамбованные сваи (сваи Страуса) в результате бурения скважин и укладки бетонной смеси с трамбованием. На этой основе разработаны и применяются следующие виды набивных свай.

Вибротрамбованные сваи (рис.5) устраивают в сухих связных грунтах. В грунт погружают обсадную трубу с башмаком, которая предохраняет ее внутреннюю полость от попадания грунта. Загружают порцию бетонной смеси и трамбуют ее с помощью трамбующей штанги, подвешенной к вибропогружателю; при трамбовании образуется уширенная пята сваи. Укладывают и трамбуют последующие слои. Извлекают обсадную трубу при работающем вибропогружателе и устанавливают арматурный каркас для связи с ростверком.

Рис.5. Технологическая схема устройства вибротрамбованных свай

а - устройство скважины; б, г - укладка бетонной смеси; в - уплотнение бетонной смеси; д - окончание бетонирования.

Конические сваи в выштампованном ложе (рис.6) получают в процессе образования конической скважины после забивки лидера, заполнения скважины бетонной смесью (Б) или щебнем (Щ), повторного выштамповывания конической скважины, установки арматурного каркаса и бетонирования сваи.

Рис.6. Технологическая схема устройства набивных конических свай в выштампованном ложе

а - образование конической скважины; б - заполнение скважины жесткой бетонной смесью или щебнем; в - выштамповывание конической скважины повторным погружением лидера; г - установка арматурного каркаса и бетонирование сваи; 1 - базовая машина; 2 - мачта; 3 - падающий груз; 4 - конический лидер; 5 - гидравлическое устройство для извлечения лидера; 6 - гидроцилиндр; 7 - коническая скважина; 8 - жесткая бетонная смесь или щебень; 9 - бетонная смесь, втрамбованная в стенки скважины; 10 - вибратор; 11 - арматурный каркас.

Частотрамбованные сваи (рис.7) образуются в результате забивки обсадной трубы с металлическим башмаком, установки арматурного каркаса и укладки высокоподвижной бетонной смеси с одновременными возвратно-поступательными ударами молота, чтобы обсадная труба при каждом цикле ударов поднималась на 4. 5 см, затем опускалась на 2. 3 см и таким образом уплотняла бетонную смесь. Далее обсадную трубу извлекают.

Рис.7. Технологическая схема устройства частотрамбованных свай

а - устройство скважины; б - установка арматурного каркаса; в - укладка бетонной смеси; г - извлечение обсадной трубы; д - нижняя часть обсадной трубы с теряемым башмаком.

Пневмонабивные сваи устраивают в обводненных грунтах, для чего после бурения скважины устанавливают арматурный каркас, сжатым воздухом вытесняют грунтовую воду, порциями укладывают бетонную смесь методом пневматического бетонирования с одновременным подъемом обсадной трубы, в которой постоянно поддерживается повышенное давление воздуха (0,2. 0,3 МПа).

Песчаные и грунтовые сваи устраивают обычно в целях укрепления слабых грунтов (рис.8, а). При изготовлении песчаных свай пользуются вибронабивным способом, для чего обсадную трубу с закрытым наконечником погружают и заполняют песком. При подъеме трубы с вибрированием кольцо с наконечника трубы спадает (рис.8, б), и песок заполняет скважину.

Рис.8. Схемы устройства грунтовых свай

а - устройство грунтопесчаных свай; б - раскрытие наконечника; в - изготовление грунтобетонных свай.

Если устроить скважину (рис.8, в) бурением, а затем подать в нее водоцементную суспензию, то при обратном движении бура грунт перемешивается, насыщается водоцементной суспензией, затвердевает. Такие грунтобетонные сваи распространены в Европе из-за достаточной прочности и низкой себестоимости. Варианты применения грунтовых свай приведены на рис.9.

Рис.9. Варианты использования грунтовых свай в качестве

а - укрепления оснований фундаментов; б - защиты коммуникаций от грунтовых вод; в - защиты от обрушения грунта; г - шпунтового ограждения.

Буронабивные сваи наиболее широко распространены из-за экономичности и высокой несущей способности. Сваи могут бетонироваться без обсадной трубы: в открытой скважине ("сухой" способ) или с заполнением скважины глинистым раствором; а также с обсадной трубой.

Скважина устраивается вытрамбовыванием, вращательным или ударным бурением.

Основное отличие машин для устройства скважин - способ извлечения грунта из скважины (рис.10). При выштамповывании скважины с помощью пробойника-лидера или обсадной трубы грунт не извлекается. Шнековый бур поднимает грунт наверх благодаря вращению винтового шнека. В случае применения ковшовых и грейферных буров грунт поднимается в закрытых буровых снарядах.

Рис.10. Способы устройства скважин с применением

а - забиваемого лидера; б - шнекового бура; в - грейферного бура; г - ковшового бура.

С извлечением грунта скважины диаметром до 2 м могут выбуриваться на глубину 40 м. Для бурения тяжелых пород на большую глубину можно применять трубовкручивающие установки.

Сухой способ устройства буронабивных свай без обсадной трубы можно применить в устойчивых грунтах по следующей технологической схеме (рис.11, а): I - бурение скважины; // - удаление кондуктора; ///- установка арматурного каркаса; IV- установка бункера; V - укладка бетонной смеси с уплотнением вибратором, установленным на бетонолитной трубе; VI - снятие бункера; VII - бетонирование оголовка сваи.

Рис.11. Технологическая схема устройства буронабивных свай "сухим способом" (а) и под глинистым раствором (б)

1 - скважина; 2 - буровой агрегат; 3 - насосная установка; 4 - глиносмеситель; 5 - отстойник; 6 - уширитель; 7 - кондуктор; 8 - арматурный каркас; 9 - контейнер для пульпы; 10 - бетонолитная труба; 11 - клапан; 12 - рукав бетоновода; 13, 14 - оголовок и тело сваи.

Бетонолитная труба извлекается из скважины по мере укладки бетонной смеси.

При устройстве свай без обсадных труб в неустойчивых обводненных грунтах в скважину после бурения закачивается раствор бентонитовой глины, который, циркулируя по скважине, выносит разрушенный буром грунт и укрепляет стенки скважины. По трубе (способом подводного бетонирования) в скважину подают бетонную смесь и одновременно поднимают трубу. Соприкасаясь с глинистым раствором цемент из смеси не вымывается, и бетон после этого не теряет своей проектной прочности. Работы ведутся по следующей технологической схеме (рис.11, б): VIII - устройство скважины; IX- уширение площади опирания сваи; Х- установка арматурного каркаса; XI- установка бетонолитной трубы и бункера; XII - укладка бетонной смеси- XIII - формирование оголовка сваи.

Устройство буронабивных свай в обсадной трубе с извлечением грунта (рис.12) можно осуществлять в любых условиях, поэтому такая технология доминирует в передовых зарубежных строительных фирмах.

Рис.12. Технологическая схема устройства буронабивных свай в обсадной трубе с извлечением грунта

а - монтаж секций трубы; б - погружение и наращивание трубы; в - разгрузка грунта; г - установка арматурного каркаса и укладка бетонной смеси; д - извлечение трубы; е - демонтаж секций трубы; М - момент вращения; F - усилие.

Сначала с помощью лебедки и погружателя устанавливают и погружают две секции обсадной трубы, используя момент вращения и продольное усилие погружателя; затем поочередно устанавливают и погружают все секции трубы. С помощью бурового снаряда извлекают грунт из обсадной трубы, периодически опорожняя от грунта защитный кожух; устанавливают арматуру и каркас и производят бетонирование. Используя момент вращения и извлекающее продольное усилие погружателя, извлекают обсадную трубу собственной лебедкой. Секции обсадной трубы демонтируют.

Уширение площади опирания сваи на грунт можно осуществить: специальными уширителями, втрамбовыванием бетонной смеси в дно скважины и камуфляжным взрывом заряда ВВ.

Читайте также: