Рсн 263 74 указания по проектированию устройству и приемке фундаментов из буронабивных свай

Обновлено: 02.05.2024

1.1. Требования настоящей Инструкции должны выполняться при проектировании и устройстве фундаментов из буронабивных свай-стоек в вечномерзлых грунтах с учетом их последующего оттаивания для зданий и сооружений, возводимых в районе Норильска.

1.2. При проектировании и устройстве буронабивных свай-стоек в вечномерзлых грунтах следует руководствоваться, кроме настоящей Инструкции, соответствующими главами СНиП.

1.3. Буронабивные сваи-стойки, в зависимости от своего конструктивного исполнения, подразделяются на:

а) буронабивные железобетонные, выполняемые из монолитного бетона враспор с грунтом без обсадных труб или с обсадными трубами, извлекаемыми в процессе бетонирования свай;

в) трубобетонные, выполняемые из монолитного бетона в отельной обойме из неизвлекаемых обсадных труб, учитываемых в расчете несущей способности свай-стоек.

1.4. Исходя из условия экономии металла и обеспечения наибольшей долговечности свайных фундаментов, эксплуатируемых в агрессивной среде, при прочих одинаковых условиях (требуемая длина свай, расчетная нагрузка на сваю и т.п.), следует отдавать предпочтение варианту буронабивных свай, предусмотренному в подпункте "а" п. 1 настоящей Инструкции.

2.1. Изыскания должны обеспечивать получение полных исходных данных по инженерно-геологическим, гидрогеологическим и мерзлотным условиям площадки проектируемых зданий и сооружений, возводимых на буронабивных сваях-стойках с учетом возможного последующего оттаивания вечномерзлых грунтов согласно главе СНиП по инженерным изысканиям для строительства.

2.2. Для опальных грунтов, принимаемых в качестве основания свай-стоек, должны быть определены следующие характеристики:

а) глубина залегания его верхней границы (кровли);

б) степень выветрелости, размокаемости, растворимости в воде и другие данные, необходимые для определения глубины заделки свай в этот слой;

в) временное сопротивление одноосному сжатию в водонасыщенном состоянии;

г) температурный режим в природном состоянии;

д) изменение механических свойств при переходе из мерзлого в талое и увлажненное состояние.

2.3. Для нескальных грунтов, прорезаемых сваями-стойками, при изысканиях должны быть определены их физико-механические характеристики (том числе: номенклатурные наименования, влажность, льдистость, заторфованность, засоленность, криогенная текстура, просадочность при оттаивании и др.), на основе которых могут быть определены требуемые для расчета параметры, включая продольный изгиб свай-стоек и величины отрицательного трения оттаивающего грунта по боковой поверхности свай-стоек.

2.4. Разведочные скважины для свай-стоек размещаются по сетке со стороной квадрата от 30 до 40 м в пределах габаритов в плане проектируемых зданий и сооружений, уширенных в каждую сторону на 3 м. При неоднородном грунтовом основании или меняющейся глубине его залегания шаг расположений разведочных скважин следует уменьшить.

2.5. Разведочные скважины необходимо заглублять в несущий пласт ниже проецируемого основания сваи не менее, чем на 3 м в невыветрелые (монолитные) и слабовыветрелые (трещиноватые) скальные грунты и не менее 5 м в грунты с временным сопротивлением одноосному сжатию менее 50 кгс/см 2 .

2.6. При изысканиях должна определяться и, соответственно, отражаться в литологических колонках температура грунта в различных условиях. Температурные измерения проводятся не ранее 4 суток после окончания ручного бурения скважин и не ранее 8 суток по окончании механического бурения. При этом следует:

а) скважины, предназначенные для измерения температуры, обсаживать стальными трубками, оборудованными колпачками, исключающими попадание в них воды;

б) на каждом сооружении или здании сохранять до его сдачи в эксплуатацию 2-4 температурные скважины (в зависимости от его размера в плане), располагаемые в наиболее характерных и доступных для измерения местах.

2.7. При наличии грунтовых вод следует определять:

а) глубину их появления в скважине;

в) установившийся уровень;

г) степень химической агрессивности воды по отношению к металлу и бетону.

2.8. Для сооружений, располагаемых в зоне действующих электролизных цехов и других объектов, использующих постоянный ток, следует устанавливать наличие и плотность блуждающих токов в грунте.

2.9. На новых строительных площадках со сложными инженерно-геологическими условиями необходимо провести статические испытания предельными нагрузками не менее двух опытных буронабивных свай-стоек; результаты испытаний должны учитываться при проектировании оснований и фундаментов.

2.10. Испытания свай должны проводиться применительно к методам, установленным ГОСТ 5686-69 "Сваи и сваи-оболочки. Методы полевых испытаний", при этом необходимо исключить влияние на несущую способность свай сил смерзания их с прилегающим мерзлым грунтом, что достигается путем его предварительного электропрогрева.

3.1. Буронабивные сваи-стойки (п. 1.3. "а" настоящей Инструкции) применяются:

а) при прорезании сваями твердомерзлых неосыпающихся наносных грунтов;

б) при невозможности изготовления в районе строительства железобетонных свай и сложности их доставки из отдаленных баз стройиндустрии;

в) при отсутствии строительных кранов с грузоподъемностью, необходимой для установки буроопускных свай расчетной длины.

3.2. Буронабивные сваи-стойки следует выполнять как железобетонные с армированием на всю их длину. Частичное армирование буронабивных свай-стоек (в зоне влияния изгибающих усилий) допустимо только при расчетных нагрузках на сваю до 100 тс и глубине их заложения не более 10 м.

При агрессивной к бетону грунтовой среде буронабивные сваи следует выполнять из сульфатостойкого цемента.

3.3. Трубобетонные сваи-стойки следует применять:

а) во всех случаях, когда прорезаемые сваями наносные грунты (пластично-мерзлые, сыпуче мерзлые, водонасыщенные промышленными сбросами и т.п.) при бурении требуют обсадки скважин трубами, последующее извлечение которых не представляется возможным;

б) при глубине залегания грунта, используемого в качестве основания, превышающей длину изготавливаемых предприятиями железобетонных свай, либо предельную длину возможного погружения буроопускных свай, стыкуемых по длине;

в) с частичным армированием бетонного ствола - только для сопряжения с ростверком при диаметре свай-стоек не менее 700 мм и расчетных нагрузках не более 400 тс. С армированием всего бетонного отвода для фундаментов ответственных сооружений или при расчетных нагрузках на сваю-стойку, превышающих 400 тс.

1. Коррозия трубобетонных свай-стоек при неагрессивной и слабо агрессивной к стали грунтовой среде должна учитываться расчетом при проектировании (п. 3.18 настоящей Инструкции)

2. При средней и сильно агрессивной к стали грунтовой среде применение трубобетонных свай-стоек не допускается.

3. При наличии в грунте блуждающих электротоков в проекте следует предусматривать средства защиты свай-стоек от электрокоррозии согласно "Инструкции по защите железобетонных конструкций от коррозии, вызываемой блуждающими токами" (СН 65-67).

3.4. При гибкости свай-стоек ℓ 0 /Д≤ 8,5 и расчетном эксцентрицитете относительно центра тяжести сечения (п. 3.14 настоящей Инструкции) ℓ0≤Д/20 (где ℓ0 - расчетная длина сваи, определяемая по п. 3.20 настоящей Инструкции, и Д - диаметр полного сечения сваи) поперечное армирование буронабивных свай-стоек допускается выполнять с применением расчетной спиральной арматуры, повышающей их несущую способность.

3.5. Для армирования свай-стоек следует применять сборные каркасы. Примеры конструкции секций арматурных каркасов дня буронабивных свай-стоек с диаметром от 800 до 1000 мм даны в приложении 1 .

3.6. Диаметр буронабивных и трубобетонных свай-стоек по технологическим и теплофизическим условиям должен быть не менее:

при длине до 10 м - 500 мм

то же более 10 до 30 м - 700 мм

то же более 30 до 45 м - 800 мм

то же более 45 до 60 м - 1000 мм

3.7. Величины нагрузок и воздействий, значения коэффициентов перегрузок и коэффициентов сочетаний нагрузок, а также подразделение нагрузок на постоянные и временные - длительные, кратковременные и особые должны приниматься в соответствии с требованиями главы СНиП по проектированию нагрузок и воздействий.

Кроме того, при расчете несущей способности свай-стоек согласно требованиям п. 3.8 настоящей Инструкции в качестве внешней продольной нагрузки необходимо учитывать усилие Рот передаваемое оттаивающим грунтом на сваю-стойку (отрицательное трение), которое определяется по формуле:

где P от - величина отрицательного трения оттаивающего грунта;

Rcg = 0,1 кгс/см 2 - удельное значение отрицательного трения грунта по боковой поверхности сваи-стойки;

Rcg - площадь боковой поверхности сваи-стойки в пределах слоя наносных грунтов.

3.8. Несущую способность свай-стоек Р следует определять как наименьшее из значений, полученных при расчете по двум условиям:

по сопротивлению грунта основания сжатию (пп. 3.9 и 3.10 настоящей Инструкции);

по сопротивлению материала свай-стоек (пп. 3.15-3.19 настоящей Инструкции).

Несущая способность свай-стоек Р рассчитывается из условия:

где N - расчетная продольная нагрузка на одну сваю-стойку (первая группа предельных состояний) с учетом воздействия оттаивающего грунта (п. 3.7 настоящей Инструкции).

3.9. Несущая способность сваи-стойки по грунту P определяется по формуле:

где F ст - площадь опирания сваи-стойки на скальный грунт в пробуренной скважине;

K н = 1,4 - коэффициент надежности;

R 0 - расчетное сопротивление скального грунта под торцом сваи-стойки, определяемое по формуле:

здесь m и K г - соответственно коэффициенты условий работы и безопасности по грунту, отношение которых принимается m / K г = 0,7;

R сж - среднеарифметическое значение временного сопротивления скального грунта одноосному сжатию в водонасыщенном состоянии, определяемое по данным инженерно-геологических изысканий;

h з - расчетная глубина заделки сваи-стойки в скальный грунт;

Д з - диаметр сваи-стойки, заделанной в опорный грунтовый пласт.

Сваи-стойки следует считать защемленными в основании при их заглублении в скальные невыветрелые (монолитные) или слабовыветрелые (трещиноватые) грунты не менее, чем на два диаметра сваи. Если сваи-стойки не удовлетворяют этому требованию, расчетное, сопротивление грунта основания сжатию следует определять по формуле (4), принимая выражение:

3.10. При размягченных или сильновыветрелых скальных грунтах (рухляк), в основании свай-стоек, либо скальных грунтах с прослойками нескальных возможность их использования в качестве оснований свай-стоек и назначение величины расчетных сопротивлений грунта должна решаться по результатам исследований, в том числе статических испытаний свай осевыми нагрузками.

3.11. Расчет буронабивных и трубобетонных свай-стоек из условия сопротивления материала следует производить в соответствии с требованиями главы СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций с учетом дополнительных требований, приведенных в настоящей Инструкции. Для наиболее часто встречающихся случаев свай-стоек, указанных в п. 3.15, расчет несущей способности (прочности) допускается по формулам, приведенным в пп. 3.16-3.19 настоящей Инструкции.

3.12. При проектировании буронабивных и трубобетонных свай-стоек должны применяться:

а) батон по прочности на осевое сжатие не ниже М 300 и по морозостойкости для зданий и сооружений классов I и II не ниже Мрз 300; в остальных случаях не ниже Мрз 200 с противоморозными и пластифицирующими химическими добавками, приведенными в п. 4.27 ( табл. 6 ) настоящей Инструкции;

б) для поперечного армирования - арматурная сталь класса A - I марок Ст3сп3, ВСт3сп2 и ВСт3Гпс2, а для продольных стержней каркасов - арматурная сталь класса А- III марки 25Г2С;

в) для обсадных труб, а также для промежуточных и концевых колец арматурных каркасов:

свай-стоек, полностью заглубленных в грунт, - сталь марок ВСт3сп5 или ВСт3пс5;

свай-стоек, выступающих из грунта (выше отметки планировки), - сталь марок 09Г2-6 или 10Г2С I -6.

1. Указания настоящего пункт распространяются на районы с расчетной температурой воздуха не ниже минус 50°С.

2. Забивка обсадных труб трубобетонных свай-стоек при температуре ниже минус 40°С не допускается.

3.13. Расчетные сопротивления бетона и арматуры, а также коэффициенты условий работы следует принимать в соответствии с требованиями главы СНиП по проектированию бетонных и железобетонных конструкций. Расчетное сопротивление стали труб (при трубобетонных сваях) следует принимать в соответствии с главой СНиП по проектированию стальных конструкций. Кроме того, дополнительно необходимо вводить в расчет следующие коэффициенты условий работы бетона и обсадных труб трубобетонных свай:

m бн1 = 0,75, учитывающий замедленное твердение бетона, в контакте с вечномерзлым грунтом;

m бн2 = 0, 6, учитывающий условия бетонирования конструкций глубокого заложения и относительно малого поперечного сечения;

m т = 0,8, учитывающий условия забивки труб в скважины.

3.14. При расчете несущей способности (прочности) свай-стоек на воздействие сжимающей продольной силы должен приниматься во внимание случайный эксцентрицитет е о сл , обусловленный неучтенными в расчете факторами. Эксцентрицитет е о сл в любом случае принимается в одном из следующих значений:

1/600 всей длины сваи или длины ее части, учитываемой в расчете (п. 3.20 настоящей Инструкции);

1/30 диаметра всего сечения сваи-стойки.

Расчетная величина эксцентрицитета продольной силы относительно центра тяжести сечения - e o принимается равной эксцентрицитету, полученному из статического расчета конструкции, но не менее е о сл .

3.15. Несущую способность (прочность) свай-стоек из бетона марок М 300 и М 400, для которых величина расчетного эксцентрицитета е о , определенная в соответствии с п. 3.14, не превышает Д /10 , допускается рассчитывать в соответствии с требованиями пп. 3.16-3.19 настоящей Инструкции. В этих случаях следует расчетные сопротивления бетона для предельных состояний первой группы умножать на произведение соответствующих частных коэффициентов условий работы бетона, которое принимается равным m бс = 0,36.

3.16. Несущая способность (прочность) буронабивных свай-стоек Р определяется по формулам:

а) при поперечном армировании, не учитываемом в расчете,

б) при поперечной армировании, учитываемом в расчете (косвенное армирование в виде спирали),

В формулах (5) и (6):

φ - коэффициент продольного изгиба, определяемый по п. 3.19, и с учетом указаний п. 3.20 настоящей Инструкции;

F - площадь бетона в поперечном сечении сваи;

F я - то же, ограниченная осью стержня спиральной арматуры (ядро сечения);

F a - площадь сечения всей продольной арматуры;

R ac - расчетное сопротивление арматуры сжатию;

- приведенная призменная прочность бетона, определяемая по формуле:

здесь R пр - расчетная признанная прочность бетона;

- расчетное сопротивление растяжению арматуры спирали;

e o - расчетный эксцентрицитет;

Д я - диаметр ядра бетонного сечения;

- коэффициент поперечного армирования, равный:

здесь f сп - площадь поперечного сечения стержня спиральной арматуры;

S - шаг навивки спирали.

1. Косвенное армирование учитывается в расчете при условии, что несущая способность сваи-стойки, определенная по формуле (6), превышает ее несущую способность, определенную по полному сечению - по формуле (5).

2. Косвенное армирование должно удовлетворять конструктивным требованиям п. 3.22 настоящей Инструкции.

3.17. При расчете свай-стоек с косвенным армированием (формула (6)) должно соблюдаться условие, обеспечивающее трещиностойкость защитного бетонного слоя:

P = φ ·1,8 m бс · R пр · F п ,

где φ - коэффициент, определяемый по указаниям п. 3.19 настоящей Инструкции;

F п - площадь полного приведенного сечения сваи-стойки, определяемая по формуле:

3.18. Несущая способность (прочность) трубобетонных свай-стоек в общем случае (при наличии наряду со стальной трубой арматурного каркаса) определяется по формуле:

где φ - коэффициент продольного изгиба, определяемый по п. 3.19;

R - расчетное сопротивление сжатию стали обсадной трубы;

- приведенная призменная прочность, определяемая по формуле (7), при:

но не более 0,06;

здесь Fя - площадь сечения бетонного отвода;

Fтр - площадь сечения трубы, определяемая с учетом многолетней коррозии по формуле:

F тр =πД(δ– nη );

здесь Д и δ - соответственно диаметр и толщина стенки трубы;

n - расчетное число десятилетней эксплуатации свайного фундамента;

η = 0,02 см - глубина коррозии стенки трубы в течение десятилетия.

Примечание . При применении трубобетонных свай-стоек без арматурного каркаса слагаемое R ас· F а в формуле (11) принимается равным нулю.

3.19. Значения коэффициента продольного изгиба φ при расчете по прочности свай-стоек в соответствии с пп. 3.15-3.18 настоящей Инструкции определяются:

а) для буронабивных свай-стоек

при поперечном армировании, не учитываемом в расчете (формула (5)), по зависимости:

φ = φ мин +( φ макс - φ мин )·50μа,

но не более φмакс,

где φмин и φмакс - минимальные и максимальные значения φ определяемые по табл. 1.

μа - коэффициент продольного армирования:

Таблица 1

Расчетный эксцентрицитет e о

коэффициенты продольного изгиба φ мин и φ макс для расчета по формуле (5) при ℓ 0 /Д равном

Документ распространяется на проектирование, производство и приемку работ по устройству буронабивных свай повышенной несущей способности, сооружаемых с применением технологии объемного виброштампования ("ВИБРОСТОЛБ"). Положения методического документа предназначены для применения организациями, выполняющими работы по проектированию, строительству, ремонту и реконструкции автомобильных дорог и искусственных сооружений на них.

ОДМ 218.2.016-2011

ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО
ПРОЕКТИРОВАНИЮ И УСТРОЙСТВУ
БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ ПОВЫШЕННОЙ
НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ПО ГРУНТУ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ДОРОЖНОЕ АГЕНТСТВО
(РОСАВТОДОР)

Москва 2013

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН Открытым акционерным обществом «Научно-исследовательский институт транспортного строительства» (ОАО ЦНИИС).

2 ВНЕСЕН Управлением строительства и проектирования автомобильных дорог Федерального дорожного агентства.

3 ИЗДАН на основании распоряжения Федерального дорожного агентства от 20.03.2012 № 79-р.

4 ИМЕЕТ РЕКОМЕНДАТЕЛЬНЫЙ ХАРАКТЕР.

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ.

ОТРАСЛЕВОЙ ДОРОЖНЫЙ МЕТОДИЧЕСКИЙ ДОКУМЕНТ

Методические рекомендации по проектированию и
устройству буронабивных свай повышенной несущей
способности по грунту

1.1 Настоящий отраслевой дорожный методический документ (далее - методический документ) распространяется на проектирование, производство и приемку работ по устройству буронабивных свай повышенной несущей способности, сооружаемых с применением технологии объемного виброштампования («ВИБРОСТОЛБ»).

1.2 Положения настоящего методического документа предназначены для применения организациями, выполняющими работы по проектированию, строительству, ремонту и реконструкции автомобильных дорог и искусственных сооружений на них.

В настоящем методическом документе использованы ссылки на следующие документы:

ГОСТ 5686-94 Грунты. Методы полевых испытаний сваями

ГОСТ 8267-93 Щебень и гравий из плотных горных пород для строительных работ. Технические условия

ГОСТ 19912-2001 Грунты. Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием

ГОСТ 26633-91 Бетоны тяжелые и мелкозернистые. Технические условия

СП 24.13330.2011 Свайные фундаменты (актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85 )

СП 45.13330.2012 Земляные сооружения, основания и фундаменты (актуализированная редакция СНиП 3.02.01-87 )

СП 46.13330.2012 Мосты и трубы (актуализированная редакция СНиП 3.06.04-91 )

СП 48.13330.2011 Организация строительства (актуализированная редакция СНиП 12-01-2004 )

СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции ( СП 70.13330.2012 - в стадии актуализации)

СНиП 12-03-2001 Безопасность труда в строительстве. Часть 1. Общие требования (СП 49.13330.2012 - в стадии актуализации)

СНиП 12-04-2002 Безопасность труда в строительстве. Часть 2. Строительное производство

В настоящем методическом документе применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 несущая способность сваи: Предельное сопротивление основания одиночной сваи по условию ограничения развития в нем чрезмерных деформаций сдвига.

3.2 основание сваи: Часть массива грунта, воспринимающая нагрузку, передаваемую сваей, и взаимодействующая со сваей.

3.3 расчетная нагрузка, передаваемая на сваю: Нагрузка, равная продольному усилию, возникающему в свае от проектных воздействий на фундамент при наиболее невыгодных их сочетаниях.

3.4 свая: Погруженная в грунт или изготовленная в грунте вертикальная или наклонная конструкция, предназначенная для передачи нагрузки на основание.

3.5 свая висячая: Свая, передающая нагрузку на основание через боковую поверхность и пяту.

3.6 свая одиночная: Свая, передающая нагрузку на грунт в условиях отсутствия влияния на нее других свай.

3.7 щебеночное «ядро» в основании буронабивной сваи: Сформированный объемным виброштампованием щебеночный массив, являющийся элементом искусственного основания и воспринимающий нагрузку, передаваемую через нижний конец сваи, совместно с окружающим грунтом.

4.1 Настоящий методический документ разработан в развитие требований СП 24.13330.2011 , СП 46.13330.2012 , СП 45.13330.2012 .

4.2 Повышение несущей способности буронабивных свай достигается за счет уплотнения и снижения деформативности околосвайного грунта в процессе их сооружения. При этом сохраняется основная последовательность традиционных технологических операций при сооружении буронабивных свай.

4.3 При изготовлении буронабивных свай применяется специальное гидравлическое оборудование, обеспечивающее требуемые технологические режимы уплотняющего воздействия на укладываемую бетонную смесь, щебень и околосвайный грунт. В основу технологии положен способ глубинного объемного вибрационного воздействия на уплотняемые материалы.

4.4 Производство и контроль качества работ осуществляется в соответствии с Технологическим регламентом, разработанным для конкретного объекта с учетом положений настоящего методического документа. Технологический регламент согласовывается с проектной организацией - разработчиком конструкций и утверждается заказчиком. Без Технологического регламента могут выполняться только опытные работы.

5.1 Технология объемного виброштампования может быть применена при устройстве буронабивных свай диаметром от 0,6 до 2 м и длиной до 50 м в составе свайных ростверков, отдельно стоящих, буросекущихся и бурокасательных свай, баретт, щебеночных (песчаных) свай.

5.2 Повышение несущей способности буронабивных свай по грунту может быть достигнуто двумя способами:

- виброштампованием бетонной смеси при бетонировании скважин;

- усилением грунтового основания ниже забоя скважины вибровтрамбовыванием щебня.

Максимальная несущая способность буронабивной сваи данного типа достигается совместным применением обоих способов.

5.3 Технологию объемного виброштампования рекомендуется применять в следующих случаях:

- строительство фундаментов зданий и сооружений в сложных инженерно-геологических условиях;

- недостаточная несущая способность буронабивных свай по грунту;

- строительство объектов в стесненных условиях;

- повышение устойчивости оползневых склонов;

- для повышения сплошности, прочности бетона свай и герметичности «холодных» швов между буросекущимися и бурокасательными сваями при устройстве «стены в грунте»;

- для обеспечения проектной несущей способности при необходимости сокращения длины, диаметра буронабивных свай или их количества.

5.4 Наибольший эффект от технологии объемного виброштампования достигается в грунтах, обладающих коэффициентом пористости ε ≥ 0,6, в том числе в водонасыщенных песчаных грунтах мелких и средней крупности, а также в пылевато-глинистых грунтах при показателе текучести I L ≥ 0,4.

6.1 Исходные данные

6.1.1 Выбор конструкции фундаментов, сооружаемых с применением технологии объемного виброштампования, следует производить исходя из конкретных условий строительной площадки, характеризуемых результатами инженерно-геологических, инженерно-гидрологических изысканий, расчетных нагрузок, действующих на фундамент, а также на основе технико-экономического сравнения вариантов возможных проектных решений с учетом экологических и ресурсосберегающих требований.

6.1.2 В материалах изысканий приводятся результаты полевых и лабораторных исследований грунтов, геологические разрезы с данными о напластованиях грунтов, расчетные значения их физико-механических характеристик, устанавливаемых проектной организацией в необходимых случаях, результаты статического или динамического зондирования.

6.1.3 При выполнении инженерно-геологических изысканий и проектирования фундаментных конструкций с применением технологии объемного виброштампования следует руководствоваться СП 24.13330.2011 , МГСН 2.07-01 [1] и Рекомендациями [2].

6.1.4 В состав исходных данных для проектирования входят чертежи основных элементов сооружения с указанием несущих конструкций, размеров, глубины заложения, расчетных нагрузок и мест их приложения, сведения об их возможном изменении в процессе эксплуатации.

6.1.5 При необходимости проведения опытных работ на стадии проектирования работы выполняются в следующей последовательности (рекомендуемый состав):

- бурение скважины до проектной отметки;

- статические испытания грунта основания штампом;

- упрочнение грунта забоя скважины вибровтрамбовыванием щебня (подразд. 7.3);

- статические испытания усиленного основания штампом (подразд. 8.15);

- установка арматурного каркаса и бетонирование скважины (подразд. 7.4);

- статические испытания готовой сваи вдавливающей и выдергивающей нагрузками после набора прочности бетона свай не менее 80 %.

Состав и технология опытных работ уточняются проектной организацией в Техническом задании.

6.2 Конструирование буронабивных свай и материалы

6.2.1 Глубина заложения подошвы железобетонных виброштампованных буронабивных свай назначается исходя из гидрогеологических условий, конструктивных решений подземной части сооружений и наличия коммуникаций. При выборе несущего слоя грунта следует учитывать, что при вибровтрамбовывании щебня в забой скважин в грунте ниже отметки забоя образуется щебеночное «ядро», по форме близкое к конусу высотой не менее диаметра скважины с зоной уплотненного грунта вокруг «ядра». Для вибровтрамбовывания следует использовать щебень твердых пород (гранитный, гравийный и т.п.) размером зерен 20 - 40 мм (или 40 - 70 мм) по ГОСТ 8267-93 .

6.2.2 Сваи надлежит армировать заранее изготовленными каркасами проектной длины. Допускается наращивание каркаса до проектной длины путем стыкования, в соответствии с требованиями рабочей документации, непосредственно при опускании е го в пробуренную скважину.

6.2.3 Конструкция каркаса и технология его монтажа назначаются исходя из обеспечения проектного положения (центрирования) каркаса в скважине и величину защитного слоя бетона не менее 70 мм в свету. С этой целью на арматурный каркас устанавливается необходимое количество дистанционных прокладок соответствующего качества и геометрических параметров.

6.2.4 Проектные показатели прочности, морозостойкости и водонепроницаемости бетона обеспечиваются за счет назначения оптимального состава бетонной смеси, который надлежит подбирать методом лабораторных подборов исходя из конкретных свойств используемых материалов (цемента, заполнителей, добавок) в соответствии с указаниями приложения 4 СП 46.13330.2012 и рекомендациями настоящего методического документа. При этом состав бетонной смеси для бетонирования скважин с объемным виброштампованием следует подбирать исходя из возможности «оживления» уложенной бетонной смеси виброоборудованием в течение 3 ч в случае вынужденных пауз в подаче свежей порции смеси (приложение А).

6.2.5 Бетонная смесь, уложенная в скважину при помощи объемного виброштампования, может обеспечивать приобретение бетоном в возрасте 28 дней установленных проектом показателей качества по прочности, соответствующих классу не ниже В25, по водонепроницаемости не ниже W 6 и морозостойкости не ниже F200.

6.2.7 В качестве добавок, улучшающих технологические свойства бетонной смеси и повышающих качество бетона, следует применять добавки, указанные в приложениях 3 и 6 СП 46.13330.2012 .

6.2.8 В качестве крупного заполнителя бетонной смеси следует использовать гранитный щебень размером зерен 5 - 20 мм, получаемый дроблением невыветренных скальных пород в соответствии с требованиями ГОСТ 26633-91 . Для приготовления щебня применяется порода, обладающая в водонасыщенном состоянии прочностью не ниже 80 МПа, с водопоглощением не более 0,5 %.

6.2.9 Для бетонной смеси необходимо использовать естественный кварцевый или дробленый из высокопрочных магматических пород песок с модулем крупности не менее 2,5 в соответствии с требованиями ГОСТ 26633-91 .

6.2.10 Цемент и заполнители следует дозировать по массе, а водные растворы пластифицирующих и воздухововлекающих добавок - по объему.

6.2.11 Показатели бетонной смеси на месте укладки назначаются Технологическим регламентом в зависимости от способа заполнения скважины.

6.3 Расчет буронабивных свай

6.3.1 Расчеты свайных фундаментов и их элементов выполняются в соответствии с общими положениями СП 24.13330.2011 , МГСН 2.07-01 [1], МГСН 5.02-99 [3].

6.3.2 При расчете буронабивных свай из виброштампованного бетона по прочности материала расчетное сопротивление бетона следует принимать с учетом коэффициента условий работы γcb = 1 и коэффициента условий работы, учитывающего влияние способа производства работ при наличии в скважине воды и извлекаемых обсадных труб, γ' cb = 0,9.

6.3.3 Сваю в составе фундамента и одиночную по несущей способности грунта основания следует рассчитывать исходя из условия

где N - расчетная вертикальная нагрузка, передаваемая на сваю, кН;

F d - несущая способность (предельное сопротивление) грунта основания одиночной сваи, кН, называемая в дальнейшем несущей способностью сваи;

γ 0 , γ n , γk - коэффициенты, принимаемые согласно п. 7.1.11 СП 24.13330.2011 .

6.3.4 Несущую способность F d буронабивной сваи, работающей на сжимающую нагрузку, следует определять по формулам:

а) при объемном виброштамповании укладываемой бетонной смеси

где γ с - коэффициент условий работы сваи, γ c = 1;

γcR - коэффициент условий работы грунта под нижним концом сваи (для песков и супесей γ cR = 1,1; для глин и суглинков γcR = 1; в остальных случаях, согласно п. 7.2.6 СП 24.13330.2011 );

R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа, принимаемое, согласно п. 7.2.7 СП 24.13330.2011 ;

А - площадь опирания сваи, м 2 , принимаемая равной:

- для буронабивных свай без уширения - площади поперечного сечения ствола сваи в уровне подошвы;

- для буронабивных свай с уширением - площади поперечного сечения уширения в месте наибольшего его диаметра;

U - периметр поперечного сечения ствола сваи, м;

γcf - коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности сваи (для любого типа грунта γcf = 0,9);

fi - расчетное сопротивление i -го слоя грунта на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по таблице Б.1 приложения Б;

hi - толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;

б) при вибровтрамбовывании щебня в грунт ниже забоя скважины или сваи-оболочки, погружаемой с выемкой грунта

где γс - коэффициент условий работы сваи, γс = 1;

γ cR 1 - коэффициент условий работы, учитывающий особенности совместной работы щебеночного «ядра» в основании сваи и окружающего уплотненного грунта, принимаемый по таблице 1;

R - расчетное сопротивление уплотненного грунта под подошвой буронабивных свай, сооружаемых с вибровтрамбовыванием жесткого материала в забой, кПа, принимаемое по таблице Б.2 приложения Б;

А - площадь опирания сваи, м 2 , принимаемая равной:

- для буронабивных свай без уширения - площади поперечного сечения ствола сваи в уровне подошвы;

- для свай-оболочек, заполняемых бетоном, - площади поперечного сечения оболочки брутто;

U - периметр поперечного сечения ствола сваи, м;

γ cf - коэффициент условий работы грунта на боковой поверхности сваи, принимаемый:

- при объемном виброштамповании укладываемой бетонной смеси (для любого типа грунта γс f = 0,9);

- в остальных случаях, согласно п. 7.2.6 СП 24.13330.2011 в зависимости от способа образования скважины и условий бетонирования;

fi - расчетное сопротивление i - го слоя грунта на боковой поверхности сваи, кПа, принимаемое по таблице Б.1 приложения Б;

hi - толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м.

Таблица 1 - Значения коэффициента γcR 1

Значение коэффициента для пылевато-глинистых грунтов с показателем текучести IL

УСТРОЙСТВО ФУНДАМЕНТОВ ИЗ БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ В УСЛОВИЯХ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ ЗАСТРОЙКИ. ТЕХНИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ (извлечение из ТР 100-99)

Аннотация:


Дата введения 2001-01-01

РАЗРАБОТАНЫ ГУП "НИИМосстрой"

УТВЕРЖДЕНЫ Первым заместителем руководителя Комплекса архитектуры, строительства, развития и реконструкции города Е.П.Заикиным 11 мая 2000 года

Рекомендации предназначены для испытания пробных забивных свай, применяемых для уточнения заданной глубины погружения.

Рекомендации составлены на основе обобщения опыта статических и динамических испытаний забивных свай, являются дополнением к СНиП 2.02.03-85 "Свайные фундаменты", ГОСТ 5686-94* "Грунты. Методы полевых испытаний сваями"

В технических рекомендациях представлены: порядок проведения полевых испытаний грунтов сваями, контрольных испытаний свай для определения их несущей способности, динамических и статических испытаний пробных свай; методы обеспечения требуемой несущей способности грунтов и уточнения необходимой длины свай, определения частного значения предельного сопротивления свай; методы измерения остаточного отказа с помощью отказометра конструкции НИИМосстроя, либо нивелира; ведение необходимой технической документации и оформление результатов испытаний, состав, объем и сроки проведения испытаний.

1. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Настоящие рекомендации распространяются на работы по устройству буронабивных свай диаметром 400-1200 мм и глубиной заложения до 25 м в различных грунтовых условиях для сооружения свайных фундаментов вблизи существующих зданий с применением импортного оборудования фирмы "Касагранда С-40" (Италия).

1.2. В Рекомендациях учтены особенности технологии, включающей бурение скважины буровым станком с непрерывным шнеком, позволяющим производить бурение скважин на требуемую глубину (до 25 м) без выемки грунта и последующее бетонирование скважины с подачей бетона через пустотелую колонну шнека при одновременном его подъеме и удалении грунта. При составлении Рекомендаций использован многолетний отечественный и зарубежный опыт применения технологии для устройства буронабивных свай для фундаментов жилых гражданских зданий в условиях существующей застройки.

1.3. Устройство буронабивных свай по предлагаемой технологии определяется как диаметром сваи и глубиной ее заложения, так и длиной и жесткостью арматурного каркаса, который погружается в заполненную бетоном скважину под действием собственного веса или с применением вибропогружателя. При сооружении свайных фундаментов допускается применение таких конструкций, в которых М может быть воспринят сваей с арматурным каркасом длиной не более 10 м.

1.4. Область применения буронабивных свай во всех грунтах, кроме скальных и крупнообломочных, в т.ч. обводненных, структурно-неустойчивых без применения инвентарных обсадных труб или тиксотропных растворов в стесненных городских условиях с приближением к существующим зданиям до 1 м. При этом при проведении инженерно-геологических изысканий должно быть обращено особое внимание на обследование мест возведения фундаментов с целью выявления в грунте различного рода препятствий (скальных прослоек, валунов размером более 25 см и т.п.).

2. ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ И СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

2.1. Проектирование и устройство буронабивных свай выполняется в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03-85 "Свайные фундаменты", СНиП 3.02.01-87 "Земляные сооружения, основания и фундаменты", СНиП 2.03.01-84 "Бетонные и железобетонные конструкции".

2.2. Нагрузки и воздействия, их сочетания, коэффициенты надежности и условий работы определяются в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85 "Нагрузки и воздействия" и отраслевыми нормами проектирования.

2.3. Буронабивные сваи с применением импортного оборудования армируют сварными пространственными каркасами. Продольная рабочая арматура должна быть равномерно распределена по длине окружности. Количество стержней должно быть не менее 6, а диаметр - не менее 18 мм. Расстояние между продольными стержнями должно быть не менее 40 см. Продольные стержни арматуры следует преимущественно применять из стали класса AIII.

Арматурные каркасы должны иметь фиксирующие элементы из пластмассовых трубок диаметром 90 мм и длиной 70 мм, обеспечивающие требуемую толщину защитного слоя бетона, устанавливаемые на поперечные кольца жесткости по длине сваи.

2.4. Арматурный каркас помимо основных требований, предъявляемых СНиПами, должен иметь жесткость, достаточную для его погружения в заполненную бетоном скважину. С этой целью он должен изготавливаться сварным с цельными продольными стержнями, загнутыми на конус в нижней части. При необходимости рекомендуется приваривать поперечные кольца жесткости с шагом по высоте 2-3 м. Предпочтительно иметь минимальное количество стержней большего диаметра.

2.5. Защитный слой бетона должен быть не менее 70 мм и обеспечиваться установкой фиксаторов на поперечные кольца жесткости, привариваемые на арматурный каркас.

2.6. Рекомендуется применять бетон класса по прочности на сжатие В22,5 с содержанием цемента не менее 340 кг/м, осадкой конуса 21 см. Заполнитель должен содержать не менее 25% частиц с размером до 0,1 мм; крупностью фракций заполнителя 5-20 мм и маркой его по прочности 50-60 МПа.

Подбор состава бетона и приготовление смеси должны обеспечивать проектный класс бетона по прочности, морозостойкости, водонепроницаемости и средней плотности согласно ГОСТ 19804.2-79; ГОСТ 10060.0-95; ГОСТ 10060.4-95; ГОСТ 12730.0-78; ГОСТ 12730.4-78; ГОСТ 12730.5-84.

2.7. Изменения в проекте фундаментов из буронабивных свай, вызванные несоответствием фактических геологических, гидрогеологических и других условий, принятых в проекте, должна вносить проектная организация с предварительным согласованием с заказчиком.

2.8. Работам по устройству буронабивных свай должна предшествовать планировка строительной площадки на заданной отметке с разбивкой осей сооружения и надежным закреплением на местности положения рядов буронабивных свай.

2.9. Разбивку осей сооружений следует оформлять актом, к которому прилагаются схемы расположения знаков разбивки, данные о привязке к базисной линии и к высотной опорной сети. Правильность разбивки следует систематически контролировать в процессе производства работ, а также в каждом случае смещения точек, закрепляющих оси.

2.10. Отклонения разбивочных осей рядов буронабивных свай от проектных не должны превышать 1 см на 100 м ряда; в положении одиночных буронабивных свай - ±0,05 диаметра сваи; при рядовом или кустовом расположении свай - ±0,15 диаметра сваи.

Отклонения оголовков свай от проектного положения по вертикали допускаются в сторону завышения отметки оголовка до 10 см, а в сторону занижения - до 20 см. Во всех случаях заделка оголовка сваи в бетон ростверка (без учета подготовки) должна быть не менее 10 см.

Тангенс угла отклонения вертикальной оси сваи от проектного положения не должен превышать 1/100 (отклонения стенки скважины от положения отвеса не должны превышать 10 см на каждые 10 м глубины скважины).

2.11. В зимнее время работы по устройству буронабивных свай в обводненных грунтах могут производиться при температуре наружного воздуха до минус 10 °С.


ТИПОВАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА (ТТК)

УСТРОЙСТВО ФУНДАМЕНТОВ ИЗ БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ В УСЛОВИЯХ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ ЗАСТРОЙКИ И РЕКОНСТРУКЦИИ

1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Типовая технологическая карта разработана на устройство фундаментов из буронабивных свай в условиях существующей застройки и реконструкции.

Предназначена для использования строительно-монтажными организациями при разработке проектно-сметной документации и проектов производства работ.

При возведении зданий на свайных фундаментах в стесненных условиях городской застройки серьезную проблему представляют динамические нагрузки, воздействующие на расположенные поблизости здания. Решение этой проблемы возможно с использованием технологии устройства буронабивных свай.

Область применения буронабивных свай во всех грунтах, кроме скальных и крупнообломочных, в т.ч. обводненных, структурно-неустойчивых без применения инвентарных обсадных труб или тиксотропных растворов в стесненных городских условиях с приближением к существующим зданиям до 1 м. При этом при проведении инженерно-геологических изысканий должно быть обращено особое внимание на обследование мест возведения фундаментов с целью выявления в грунте различного рода препятствий (скальных прослоек, валунов размером более 25 см и т.п.).

Работы могут производиться по устройству буронабивных свай диаметром 400-1200 мм и глубиной заложения до 25 м в различных грунтовых условиях для сооружения свайных фундаментов вблизи существующих зданий с применением импортного оборудования фирмы "Касагранда С-40" (Италия).

Технология устройства набивных свай

Набивные сваи устраивают на месте их будущего положения путем заполнения скважины (полости) бетонной смесью или песком. В настоящее время применяют большое количество вариантов решения таких свай. Их основные преимущества:

возможность изготовления любой длины;

отсутствие значительных динамических воздействий при устройстве свай;

применимость в стесненных условиях;

применимость при усилении существующих фундаментов.

Набивные сваи изготовляют бетонными, железобетонными и грунтовыми, причем имеется возможность устройства свай с уширенной пятой. Способ устройства свай прост - в предварительно пробуренные скважины подается для заполнения бетонная смесь или грунты, в основном песчаные.

Применяют следующие разновидности набивных свай - сваи А.Э.Страуса, 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.

Особенности технологии свайных работ в условиях реконструкции

Специфика производства свайных работ. При реконструкции и техническом перевооружении предприятий нередко возникает необходимость усиления фундаментов или повышения их несущей способности. В этих условиях применяют различные способы подведения дополнительных свай, метод "стена в грунте", модифицированный метод опускного колодца.

Подведение дополнительных свай. При данном способе обычно применяют буронабивные и вдавливаемые многосекционные сваи, погружаемые по углам фундамента и воспринимающие нагрузку через устраиваемую по его периметру железобетонную обойму - ростверк. Однако более эффективным решением является устройство свай из укрепленного грунта или набивных свай непосредственно под подошвой существующего фундамента с использованием "струйной технологии". Эта технология устройства свай включает следующие основные процессы:

бурение до грунтового основания скважин диаметром 100. 150 мм через нижнюю ступень фундамента по его углам, а при необходимости и между углами;

опускание через пробуренное отверстие в фундаменте струйного монитора и последующая проходка скважины небольшого диаметра в грунте на проектную глубину посредством разрушения грунта высоконапорной струей от монитора;

расширение скважины до проектного сечения путем постепенного подъема монитора, через сопло которого поступает размывающая струя воды или укрепляющий грунт раствор, в результате чего образуется свая из укрепленного грунта.

Возможна установка в скважину арматурного каркаса, выходящего в существующий фундамент, последующее заполнение скважины бетонной смесью при недостаточной несущей способности грунтовых свай.

При подведении грунтовых свай под фундаменты по струйной технологии возможны три ее варианта: одно-, двух- и трехкомпонентная, отличающиеся числом составляющих, составом оборудования и несущей способностью получаемых грунтовых свай.

Однокомпонентная технология предусматривает размыв грунта одной или двумя противоположно направленными струями укрепляющего раствора. Раствор можно приготовить заранее (цементно-песчаный или цементно-глинистый), или получить необходимый состав путем раздельной подачи к соплам его составляющих. Смешение будет происходить непосредственно при выходе из сопла (жидкое стекло и отвердитель, цементно-песчаный раствор и химические добавки-ускорители твердения и др.). При однокомпонентной струйной технологии грунт размывается в радиусе 200. 350 мм от сопла, диаметр столба грунтовой сваи составляет 0,5. 0,7 м.

Двухкомпонентная струйная технология осуществляется одновременной подачей струи укрепляющего раствора и концентричной ей кольцевой струи воздуха. Размыв грунта растворно-воздушной струей происходит в радиусе 1,0. 1,5 м, а диаметр грунтовой сваи достигает 2. 3 м. В трехкомпонентной технологии дополнительно в грунт подаются добавки, ускоряющие процесс формирования сваи.

При струйной технологии можно получать сваи различного сечения: винтовые, корневидные, с поперечными дисками-диафрагмами и др. За счет развитой боковой поверхности несущая способность свай выше в 1,5. 1,8 раза, чем у свай круглого поперечного сечения.

Винтовые сваи устраивают путем подъема монитора, имеющего одно или несколько боковых сопл, расположенных одно над другим с одновременным разворотом вокруг его вертикальной оси. Число винтовых лопастей на таких сваях соответствует числу сопл на мониторе шаг винтовых лопастей определяется скоростью подъема монитора.

Вдавливание многосекционных свай. Многосекционные сваи обычно состоят из трех и более сборных коротких элементов-секций. Эти секции последовательно стыкуют по мере вдавливания их в грунт домкратами или другими механизмами до положения, при котором обеспечивается проектная несущая способность. Домкрат устанавливают под подошву существующего фундамента, под специальную балку или инвентарное упорное устройство, анкеруемое за неподвижные конструкции и соседние здания. Для устройства многосекционных свай используют стальные трубы диаметром 245. 400 мм с башмаком или заваренным нижним концом. Секции свай длиной около 1 м по мере вдавливания стыкуются сваркой. После вдавливания полость сваи заполняют бетонной смесью. Применяют железобетонные секции свай сечением 30х30 и длиной 60, 90 и 120 см со штыревым стыком секций.

Достоинства многосекционных свай в том, что вдавливание производится в режиме статического испытания свай, отсутствуют динамические воздействия при погружении свай, обеспечивается высокая надежность усиления конструкций и постоянный контроль несущей способности сваи в процессе погружения.

Модифицированный метод опускного колодца. Этот метод позволяет повысить несущую способность массива грунта под существующим фундаментом за счет заключения грунта в железобетонную оболочку, где грунт может воспринимать большие давления, так как находится в замкнутом объеме опускного колодца и подвергается трехосному напряженному состоянию. Модифицированный метод опускного колодца отличается от традиционного тем, что грунт разрабатывается снаружи, а не внутри опускного колодца. После выемки грунта до уровня нижней ступени фундамента устраивают оболочку колодца (сборную или монолитную), опускают ее с разработкой грунта по наружному контуру, и далее стенки оболочки наращивают. Работы выполняют последовательно до погружения оболочки на проектную отметку.

Буронабивные сваи. Характерной особенностью устройства буронабивных свай является предварительное бурение скважин до заданий глубины.

Самими первыми в нашей стране, на основе которых применяются существующие разновидности буронабивных свай, являются сваи А.Э.Страуса, которые были предложены в 1899 г. Изготовление свай включает следующие операции:

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 осторожно опускают трубу диаметром 25. 40 см и далее загружают бетонной смесью. После заполнения скважины на глубину около 1 м бетонную смесь трамбуют и медленно поднимают вверх обсадную трубу до тех вор, 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, шероховатой, 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 одним из следующих способов - сухим способом (без крепления стенок скважин), с применением глинистого раствора (для предотвращения обрушения стенок скважины) и с креплением скважины обсадной трубой.

Сухой способ применим в устойчивых грунтах (просадочные и глинистые твердой полутвердой и тугопластичной консистенции), которые могут держать стенки скважины (рис.1). Скважина необходимого диаметра разбуривается методом вращательного бурения в грунте на заданную глубину. После приемки скважины в установленном порядке при необходимости в ней монтируют арматурный каркас и бетонируют методом вертикально перемещающейся трубы.

Рис.1. Технологическая схема устройства буронабивных свай сухим способом:

а - бурение скважины; б - разбуривание уширенной полости; в - установка арматурного каркаса; г - установка бетонолитной трубы с вибробункером; д - бетонирование скважины методом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ); е - подъем бетонолитной трубы; 1 - буровая установка; 2 - привод; 3 - шнековый рабочий орган, 4 - скважина; 5 - расширитель, 6 - уширенная полость; 7 - арматурный каркас; 8 - стреловой кран; 9 - кондуктор-патрубок; 10 - вибробункер; 11 - бетонолитная труба; 12 - бадья с бетонной смесью; 13 - уширенная пята сваи

Используемые в строительстве бетонолитные трубы, как правило, состоят из отдельных секций и имеют стыки, позволяющие быстро и надежно соединить 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 до самого низа, 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. Сухим способом по рассмотренной технологии изготовляют буронабивные сваи диаметром от 400 до 1200 мм, длина свай достигает 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 (рис.2). В таких неустойчивых грунтах для предотвращения обрушения стенок скважин применяют насыщенный глинистый раствор бентонитовых глин плотностью 1,15. 1,3 г/см, который оказывает гидростатическое давление на стенки, хорошо временно скрепляет отдельные грунты, особенно обводненные и неустойчивые, при этом хорошо удерживает стенки скважин от обрушения. Этому же способствует образование на стенках скважины глинистой корки вследствие проникновения раствора в грунт.

Рис.2. Технологическая схема устройства буронабивных свай под глинистым раствором:

а - бурение скважины; б - устройство расширенной полости; в - установка арматурного каркаса; г - установка вибробункера с бетонолитной трубой; д - бетонирование скважины методом ВПТ; 1 - скважина, 2 - буровая установка; 3 - насос; 4 - глиносмеситель; 5 - приямок для глинистого раствора; 6 - расширитель; 7 - штанга; 8 - стреловой кран; 9 - арматурный каркас; 10 - бетонолитная труба; 11 - вибробункер

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, встречая сопротивление грунта, 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, находящийся в скважине под давлением, цементирует грунт стенок, тем самым, препятствуя проникновению воды, что позволяет исключить применение обсадных труб. После завершения проходки скважины в нее при необходимости устанавливается арматурный каркас, бетонная смесь из вибробункера по бетонолитной трубе попадает на дно скважины, поднимаясь вверх, бетонная смесь вытесняет глинистый раствор. По мере заполнения скважины бетонной смесью производят подъем бетоновода.

В настоящее время проходит успешное испытание специальный полимерный концентрат на основе полиакриламида, который в процессе гидратации образует коллоидный буровой раствор, создающий защитную пленку на стенках скважины, что в сочетании с избыточным гидростатическим давлением предотвращает их осыпание. Бурение в сложных геологических условиях без применения обсадных труб показало целостность буронабивной сваи по всей глубине после закачивания в нее бетона и отсутствие каких-либо наплывов или впадин бетона на боковой поверхности сваи. Использование коллоидного раствора позволяет существенно увеличить производительность буровых работ, снизить их себестоимость и трудоемкость, резко сократить потребность в обсадных трубах без снижения качества работ.

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 (рис.3). Обсадные трубы соединяют между собой при помощи замков специальной конструкции (если это инвентарные трубы) или на сварке. Пробуривают скважины вращательным или ударным способом. Погружение обсадных труб в грунт в процессе бурения скважины осуществляют гидродомкратами.

Рис.3. Технологическая схема устройства буронабивных свай с применением обсадных труб:

а - установка кондуктора и забуривание скважины; б - погружение обсадной трубы; в - проходка скважины; г - наращивание следующего звена обсадной трубы; д - зачистка забоя скважины; е - установка арматурного каркаса; ж - заполнение скважины бетонной смесью и извлечение обсадной трубы; 1 - рабочий орган для бурения скважины; 2 - скважина; 3 - кондуктор; 4 - буровая установка; 5 - обсадная труба; 6 - арматурный каркас; 7 - бетонолитная труба; 8 - вибробункер

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. Находят применение установки по изготовлению набивных свай с использованием обсадных труб с извлечением грунта из трубы виброгрейфером (рис.4).

Рис.4. Технологическая схема изготовления набивных свай с выемкой грунта под защитой обсадных труб:

а - погружение обсадной трубы виброустановкой; б - извлечение грунта из обсадной трубы виброгрейфером; в - бетонирование сваи; г - извлечение обсадной трубы виброустановкой; 1 - обсадная труба; 2 - виброустановка; 3 - виброгрейфер; 4 - арматурный каркас; 5 - бадья с бетонной смесью

Буронабивные сваи с уширенной пятой. Диаметр таких свай 0,6. 2,0 м, длина 14. 50 м. Существуют три способа устройства уширений свай. Первый способ - распирание грунта усиленным трамбованием бетонной смеси в нижней части скважины, когда невозможно оценить качество работ, форму (какой стала пята уширения), насколько бетон перемешался с грунтом и какова его несущая способность.

При втором способе скважину пробуривают станком, имеющим на буровой колонке специальное устройство в виде раскрывающегося ножа. Для образования уширения скважины диаметром до 3 м (рис.5), 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 уширений разбуривание полости осуществляют одновременно с подачей в скважину свежего 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.

Читайте также: