Пректировани и устройство свайных фундаментов (стр. 26 )

Бурение скважин в песчаных и плывунных грунтах проводилось с помощью желонки, снабженной патроном. Этот патрон увеличивал массу желонки и силу ее удара при падении. Обсадная труба заглублялась по мере разработки грунта.

Дно скважины перед бетонированием зачищалось ложкой.  Бетон  подавали бадьями с открывающимся дном. После загрузки очередной порции бетон тщательно трамбовали, одновременно извлекая трубу. Для сохранения непрерывности ствола сваи обсадную трубу поднимали на % высоты бетонного слоя.

Под действием трамбования ствол сваи принимал неправильную форму. При этом толщина сваи в сечении получалась обратно пропорциональной плотности грунта. Диаметр сваи расширяется на 30—50% от диаметра обсадной трубы. Соответственно увеличивается расход бетона, достигая иногда трехкратного объема.

При устройстве свай в сухом грунте применялся жесткий бетон. Трамбовать бетон в воде затруднительно, так как от движения трамбовок бетонная смесь расслаивается и в свае появляются прослойки из грязи. Учитывая это, при устройстве свай в водонасыщенных грунтах начали применять литой бетой. Им заполняли скважины из бадей с открывающимся дном, чем предотвращалось расслоение бетона.

При наличия грунтовых вод обсадные трубы необходимо заполнять бетонной смесью за один прием на всю высоту. При вытаскивании трубы смесь, выходя из нее, под давлением вышележащего столба уплотняет грунт, заполняя всю скважину.

В годы первых пятилеток сваи Страусса успешно применялись на ряде крупных строек. Так, при сооружении электростанции в Одессе было изготовлено 128 свай длиной 7—12 м при диаметре их 30 см. На строительстве фабрики им. Халтурина в Ленинграде было изготовлено около 500 свай длиной 7,5 м.

Одним из основных преимуществ свай Страусса является возможность погружения обсадной трубы без  ударов  и сотрясений.

Это особенно ценно в тех случаях, когда свайные фундаменты приходится устраивать вблизи существующих сооружений, чувствительных к сотрясениям, а также внутри зданий. Такие сваи были применены, в частности, в 1928 г. для фундаментов большого гражданского здания в Москве.

Сваи Страусса могут выдерживать нагрузки в 30—40 т в слабых грунтах при длине их 7—12 м и диаметре обсадной трубы 325— 400 мм и 80—100 т — при опирании свай на скальный грунт.

К недостаткам свай Страусса относятся низкая производительность работ вследствие ручного бурения скважин и трудность контроля за сплошностью ствола при наличии грунтовых вод. Хотя в настоящее время сваи Страусса в первоначальном виде не применяют, на основе этого принципа создано семейство конструкций современных видов набивных свай.

§ 2. Буроинъекционные (корневидные) сваи

Одним из эффективных способов усиления оснований и фундаментов является метод, предложенный итальянской фирмой «Фон-дедиле». Сущность его заключается в усилении существующих фундаментов пропущенными через укрепляемые конструкции вертикальными и наклонными сваями, которые называют за рубежом корневидными, а в отечественной практике — буроинъекцконными. Разработанная фирмой технология и оборудование получили значительное распространение в различных странах.

Сваи переносят большую часть нагрузки на более плотные нижележащие слои грунта. Метод позволяет выполнять работу без отрывки котлована и обнажения фундаментов.

Буроинъекционные сваи изготовляют длиной до 30 м, диаметром 0,08—0,25 м. Усилить фундамент можно как с помощью ростверка, так и без него.

Специальные установки вращательного бурения позволяют пробуривать скважины через вышерасположенные конструкции и фундаменты (бутовую и кирпичную кладку, бетон, железобетон). При этом конструкция не подвергается динамическим воздействиям.

Обычно для бурения используют станки типа СБА-500, но можно применять любые другие малогабаритные буровые станки. В комплект кроме станка входят растворонасосы (СО-48 или СО-49), ситогидроциклонная установка, приемные емкости и раствора-воды.

Выбор инструмента бурения (шнек, шарошечное долото или колонковая труба) определяется грунтовыми условиями, а диаметр бура принимают в зависимости от марки станка с учетом требуемой несущей способности сваи. Чтобы не нарушать устойчивость стенок скважины, используют обсадные трубы или бентонитовую суспензию. При проходке каменной кладки и бетонных конструкций разбуренный материал удаляется сжатым воздухом.

Арматурный каркас, устанавливаемый в скважину, состоит из отдельных секций длиной до 3 м (в зависимости от высоты подвала), стыкуемых с помощью сварки. На каркасе предусматривают специальные фиксаторы, предупреждающие отклонения от оси скважины. После установки каркаса (или одновременно) в скважину опускают инъекционную трубу для нагнетания под давлением до 3 ат цементно-песчаного раствора. Институт Гидроспецпроект рекомендует оптимальный состав раствора по массе компонентов цемент—песок—вода 1 : (1—1,5) : (0,5—0,7).

Важной особенностью корневидных свай является их высокое сопротивление трению по боковой поверхности по сравнению с обычными бетонными сваями как из-за повышенной шероховатости ствола, так и вследствие частичной цементации прилегающего к свае грунта.

В зависимости от характера работы корневидные сваи армируют на всю глубину или только верхнюю часть. Для воспринятая сваей нагрузок необходимо армировать верхнюю часть на участке, равном 5—10 диаметрам сваи (1,5—3 м). Однородный состав раствора и сжатие, которому он подвергается в процессе набивки, придают стволу сваи высокую прочность.

На 12.2 показаны характерные схемы применения корневидных свай: для усиления фундамента существующего здания, фундамента под оборудование, укрепления мостовой опоры, для закрепления существующей подпорной стенки, сооружения новой «решетчатой» стенки.

Корневидные сван устраивают также для фундаментов новых сооружений, особенно в тех случаях, когда необходима осторожность в процессе выполнения работ.

В зарубежном строительстве во многих случаях применяют корневидные сваи для укрепления фундаментов. Например, на металлургическом заводе близ Неаполя для монтажа нового прокатного стана были усилены существовавшие фундаменты во время постепенного демонтажа старого прокатного стана (12.3). Эксплуатация находящихся вблизи машин не прекращалась.  Корневид -

ные сваи были пропущены сквозь толщу существующих бетонных фундаментов. Для воспринятая значительных горизонтальных усилий, возникающих при прокате слябов, большая часть свай установлена наклонно.

Представляет интерес опыт применения корневидных свай в качестве подпорной стенки при прокладке линий метрополитена в Милане открытым способом. Котлован тоннеля был расположен почти вплотную к зданиям, причем подошва котлована залегает значительно ниже фундаментов соседних домов. Эти фундаменты требовалось усилить. Как видно из 12.4, задача была решена применением решетчатой системы корневидных свай, заглубленных ниже отметки котлована метро. Сваи, пропущенные через фундаменты домов, укрепили их.

Некоторый опыт устройства буроинъекционных свай накоплен во всесоюзном объединении Гидроспецстрой. Так, проект усиления фундаментов одного из административных зданий ВЦСПС, построенного в XIX в., предусматривает устройство с обеих сторон несущих стен 768 свай длиной в среднем 25 м при диаметре 127 и 146 мм с заделкой концов свай в известняки.

Другим примером применения буроинъекционных свай для усиления фундаментов могут служить фундаменты здания МХАТ им. (12.5). Сваи диаметром 150 мм прорезали фундаменты и 16—18-метровую толщу глинистых и песчаных грунтов и имеют несущую способность 25—42 тс. Сваи  воспринимали  30%

нагрузок на здания до их реконструкции и полностью дополнительные, возникшие в результате реконструкции.

Одним из основных преимуществ буроинъекционных свай является их способность обеспечивать минимальную осадку усиливаемого фундамента. Поэтому такие сваи весьма эффективны при реконструкции сооружений при малой величине допускаемых осадок, например при использовании высокоточного технологического оборудования. Так, для эксплуатации формовочного автомата на Рязанском заводе «Центролит» необходимо было обеспечить, что -

бы осадка фундамента автомата ие превышала 5 мм. Расчеты показали, что осадка фундамента, выполненного в виде железобетонной плиты площадью 8X12 м и толщиной 2 м на насыпных грунтах, при эксплуатации смоитированного на нем формовочного автомата должна была достичь 30—40 мм. Для предотвращения таких осадок фундамент был усилен 68 буроинъекционными сваями диаметром 15 см и длиной 18 м.

Сваи прорезали насыпныетрунты, суглинки и на 4 м входили в полутвердые глины. Несущая способность свай составляет 24 т при осадке 4 мм.

§ 3. Виброштампованные сваи

Разработанные в Советском Союзе вибрационные методы погружения свай используют в стране и за рубежом для устройства виброштампованных свай.

На Украине применяют комплекты оборудования для устройства виброштампованных свай длиной до 10 м при диаметре 0,5 м в связных неводонасыщенных грунтах, в частности в лёссовых просадочных. Бетонную смесь при этом уплотняют виброштампом.

На 12.6 показана последовательность устройства виброштампованных свай. Для образования скважин на украинских стройках применяют три варианта механизации: бурильные машины для скважин глубиной до 3,5 м, виброжелонки или комплект оборудования для пробивки скважин при большой глубине разработки. Последние два вида оборудования навешивают на краны-экскаваторы.

В оборудование для пробивки скважин (12.7) входят обсадная труба 1, направляющая плита 5, молот 4 и виброустройство для извлечения трубы 3. Направляющая плита обеспечивает вертикальность погружения обсадной трубы и служит основанием для гидродомкратов при извлечении трубы из грунта. На практике для устройства свай большой длины часто применяют комбинированный способ образования скважин: до глубины 2,5—3,5 м. Их проходят бурильной машиной, а при большей глубине  используют виб-

рожелонку или обсадную трубу. Перед бетонированием на устье  скважины устанавливают  тяжелый металлический кондуктор, полая направляющая труба которого имеет диаметр на 10 мм больший, чем диаметр виброштампа.