Производство работ по устройству свайных фундаментов

Производство работ по устройству свайных фундаментов

Производство работ по устройству свайных фундаментов должно осуществляться по проекту, в котором отражены особенности их возведения в набухающих грунтах. Железобетонные сваи в таких грунтах забивают в предварительно пробуренные лидирующие скважины. При повышенной влажности грунта сваи в них погружают без скважин.

Применение вдавливающих агрегатов, а также вибромолотов или вибропогружателей не всегда эффективно а в отдельных случаях невозможно. К последним относится сваебойный агрегат С-878, предаазначенныи для погружения железобетонных свай массой до 2,5 т и длиной до 8 м. Копровая часть агрегата является навесной на базе трактора. Имеется ряд агрегатов, смонтированных на базе экскаваторов.

Следует отметить, что погружение свай в набухающие грунты может производиться и без предварительного устройства лидирующих скважин буровым способом. В качестве примера рассмотрим опыт устройства свайных фундаментов одного из цехов судоремонтного завода. Глины подстилаются супесями, переходящими в мелкие пески. Здание цеха имеет размер в плане 72×108 м Под колонны здания, располагающиеся через 6 м, предусмотрен куст из четырех-шести сваи. Расстояние между сваями принято равным 105 см. Под капитальные стены внутри цеха сваи забивались в один ряд. Значительное заглубление свай вызвано главным образом необходимостью заделки их в ненабухающие грунты до исключения выпора сваи при набухании хвалынских глин.

Вначале был опробован метод погружения свай без лидирующих скважин. Оказалось, что для забивки сваи на глубину 12 м необходимо произвести 420 — 480 ударов молота, а на глу бину 14 м — до 610 ударов. При этом из семи опытных сваи удалось погрузить до проектной отметки только три сваи. Поэтому был применен способ забивки сваи с одновременным подмывом грунта. С этой целью с двух сторон сваи прикрепляли трубки которые подавали воду к торцу сваи.

В связи с этим применяли способ погружения сваи на глубину 14 м с помощью лидирующих скважин, которые устраивались гидроподмывом на глубину 10 м. С этой целью на копре подвешивалась труба диаметром 72 см, на конце которой находилась насадка В предварительно разработанную неглубокую траншею, располагаемую по осям свай, опускали трубу и одновременно подавали воду. По мере размыва грунта труба опускалась, образуя при этом скважину диаметром не более 150 мм. После извлечения трубы в отверстие устанавливали сваю, которую погружал до проектной отметки.

Производительность забивки составила 4-6 сваи в смену при этом на устройство лидирующей скважины затрачивалось от 2 до 50% времени, необходимого для забивки сваи. Следует отметить, что при устройстве лидирующих скважин возникает затруднение при погружении свай, как это имело место при строительстве одного из цехов, возводимого на набухающих грунтах.

В процессе погружения оказалось, что сваи длиной 7 м не добиваются до проектной отметки на 1,5 — 2,5 м, а иногда разрушаются. Поэтому было решено производить предварительное замачивание скважин водой. Для определения оптимальных условий погружения проведена опытная забивка свай сечением 30×30 см на глубину 6,3 м через разные промежутки замачивания лидирующих скважин глубиной 6,3 м.

Установлено, что после замачивания грунта в течение 24 ч вокруг лидирующей скважины грунт увлажнялся на расстоянии 8 — 10 см. При увеличении времени замачивания происходило оплывание стенок и диаметр лидера увеличивался до 50 — 60 см.

С целью изучения влияния предварительного замачивания грунта в скважинах на несущую способность свай были проведены соответствующие испытания. Были испытаны сваи, забитые в природный грунт, а также в скважины, замачиваемые в течение 24 ч. В каждом случае испытывали сваи с опиранием торца, а также с освобожденным торцом. Кроме того, проведено замачивание грунта вокруг сваи после доведения на нее нагрузки до 700 кН. Анализ результатов испытаний показал, что замачивание грунта в скважинах снижает общую несущую способность сваи и сопротивление по боковой поверхности на 10 — 15%; несущая способность сваи, погруженной в замоченную скважину, на 25 — 30 % больше несущей способности сваи, грунт вокруг которой был увлажнен, т. е. больше несущей способности сваи, принимаемой при проектировании.

Внедрение этого метода позволило значительно сократить сроки устройства подземной части сооружений.
Трудности, возникающие при погружении забивки свай в набухающие грунты, являются одной из причин, ограничивающих их применение. Кроме того, в этих случаях большой процент свай не погружается до проектной отметки. Это приводит к необходимости производить обрубку свай, что удлиняет сроки строительства и приводит к перерасходу железобетона.

Поэтому в отдельных случаях более целесообразно переходить на набивные сваи. Особенностью набухающих грунтов является то, что они находятся в твердом состоянии. Поэтому после бурения скважин стенки устойчивы, что позволяет осуществлять бетонирование ’’сухим способом”, т. е. без осуществления каких-либо дополнительных мероприятий. Исключением является лишь верхний выветрелый слой, который при бурении осыпается в скважины.

Следует отметить, что при расстоянии между сваями (или уширениями) в кусте более 1,2 м допускается производить бурение одновременно всех скважин, после чего осуществляется их бетонирование. При меньшем расстоянии между сваями в кусте скважину сразу после бурения следует заполнять бетоном, после этого допускается производить бурение под следующую сваю.

Уширения можно устраивать различными механизмами, например уширителем конструкции А.М. Ягудина. Кроме того, уширение можно устраивать вращательным бурением или методом ’’раскатывания”. В процессе бурения ствола и уширения сваи и после его окончания производится контроль за качеством работ. Контроль диаметра уширения осуществляется путем посадки в скважину уширителя с протарированной штангой, позволяющей фиксировать полное раскрытие ножей или лопастей уширителя. В процессе контроля проверяются вертикальность скважины, качество зачистки забоя, состояние и сохранность стенок скважины и полости уширения и т. д.

Бетонирование сваи должно производиться сразу после бурения скважины. В отдельных случаях можно допустить перерыв между бурением и бетонированием не более чем на 8 — 10 ч. Перед бетонированием в скважину опускают трубу с воронкой, а затем строго вертикально — арматурный каркас. После того как арматурный каркас будет временно раскреплен, укладывают бетон.

Инвентарную трубку с воронкой устанавливают таким образом, чтобы нижний ее конец был выше забоя скважины не менее чем на 250 мм. Бетон загружают в воронку до тех пор, пока не прекратится его выход в скважину. Затем воронку полностью заполняют бетоном и производят подъем трубы, в результате чего бетонная смесь начинает заполнять скважину.

Подъем производится до тех пор, пока бетон полностью не освободит воронку и верхнюю часть трубы. После прекращения подъема нижняя часть трубы должна находиться в бетоне на глубине не менее 0,5 м. Затем подают очередную партию бетона, после чего вновь осуществляют подъем трубы, т. е. процесс бетонирования одной сваи должен производиться без перерыва. Целесообразно после окончания бетонирования сваи сразу же приступить к устройству ростверка.

В зимний период оголовок сразу же после бетонирования утепляют, при этом одновременно осуществляют электропрогрев сваи на глубину, несколько превышающую толщину промороженного слоя грунта.
В процессе бетонирования производится контроль за правильностью установки каркаса, качеством бетонной смеси, уходом за бетоном и т. д. В частности, непосредственно перед бетонированием изготовляют стандартные кубики, которые испытываются на сжатие.

После изготовления свай должно быть проведено их статическое испытание с целью определения несущей способности и сопоставление полученных результатов с расчетными. На одной площадке, при однотипных грунтовых условиях должно быть испытано не менее двух свай. Программа испытаний составляется проектной организацией и согласовывается со строительной организацией и заказчиком.

При строительстве ряда промышленных зданий, в частности электроплавильного корпуса, применяли свайные фундаменты. Корпус представляет собой прямоугольное двухпролетное здание размером 48×228 м,с шагом колонн-12 м и металлическим каркасом. Вертикальная нагрузка на колонну среднего ряда достигает 32 000 кН, а изгибающий момент — 7000 кН-м.

До начала проектирования был произведен технико-экономический расчет нескольких вариантов фундаментов с использованием данных экспериментальных исследований, показавший экономическую целесообразность применения набивных свай глубокого заложения без уширения. Отсутствие уширения значительно упрощало технологию производства свайных работ, что позволило в 2 раза сократить время на устройство одной сваи.

В проекте приняты свайные фундаменты из буронабивных свай без уширения с диаметром ствола 0,4 м и глубиной заложения 10 м. Бурение скважин осуществлялось установкой БУК- 600 с последующим уплотнением осыпавшегося грунта в забое скважины трамбующим устройством, смонтированным на буровой установке.

Бетонирование ствола свай производили литой бетонной смесью с осадкой конуса 12 — 14 см, что позволило исключить вибрирование. При условии ритмичной поставки бетонной смеси за одну смену выполнялось 40—50 сдай.

Свайные кусты объединялись монолитными железобетонными ростверками, которые бетонировались в сборно-разборной металлической опалубке. Конструкция ростверков принята без ступеней, вследствие чего значительно снизились трудовые затраты на устройство опалубки и бетонные работы. Общий объем свайных фундаментов, примененных при строительстве электро-плавильного корпуса, составил около 11 000 м3.

Свайные кусты были применены при строительстве здания гаража по размораживанию сыпучих грузов в железнодорожных вагонах. Характерной чертой этого промышленного здания является то, что технологический процесс мокрый, поэтому в процессе эксплуатации возможно локальное замачивание набухающих глин, которое может привести к неравномерному подъему колонн здания в результате набухания грунта.

Исходя из нагрузки на свайные фундаменты в каждом кусте выполняли по четыре — шесть свай длиной 5 — 7 м. Технология устройства свай и ростверков аналогична изложенной выше. При проектировании внешних энергетических сетей рассмотрены различные варианты фундаментов. Горизонтальные нагрузки на опоры эстакады составляют 100 кН, вертикальные — 30 — 50 кН.