Пректировани и устройство свайных фундаментов (стр. 27 )

Массу кондуктора выбирают из расчета, чтобы его давление на грунт было не менее 4—5 кг/см2. Это условие необходимо для для удержания бетонной смеси в скважине.

Скважину заполняют бетоном с помощью самоходного бетоноукладчика. Виброштамп для уплотнения бетона представляет собой трубу диаметром 0,31 м, нижний конец которой закрыт металлическим конусом. Верхний конец вибростержня прикрепляют к мощному вибратору (ВПП-2, ВПП-4 или В-401). Длина вибростержня превышает глубину скважины на 0,8 м, благодаря чему при бетонировании сваи грунт под ее основанием дополнительно уплотняется.

Виброштамп погружают в бетон краном при включенном вибраторе. При погружении в смесь виброштамп создает давление, превышающее несущую способность грунта. Вследствие этого образуется уширенное основание и дополнительно уплотняется прилегающий грунт. Диаметр пяты сваи обычно больше диаметра  сваи

на 30—40%.

Операцию по бетонированию с применением виброштампа повторяют несколько раз. После извлечения вибростержня в бетоне образуется трубчатая полость, которую заполняют смесью до отметки —0,7 м. Полости в длинных сваях остаются только на глубине 2,5—3 м. В эти полости для сопряжения с ростверком вставляют металлический каркас, а затем бетонируют вместе с ростверком.

На виброштампованных сваях в Днепропетровской области построены жилые дома высотой от 5 до 12 этажей, промышленные корпуса с нагрузками на колонны от 150 до 1000 т. Такие сваи применяют и в сельском строительстве. В основном эти объекты сооружают на лёссовых грунтах I и II категорий просадочности, как с прорезкой просадочной толщи, так и без нее.

Применение виброштампованных свай в промышленном строительстве по сравнению со сборными железобетонными фундаментами позволяет сократить трудовые затраты почти в 3 раза и снизить стоимость фундаментов в 2 раза (табл. 12.1).

Фундаменты на виброштампованных сваях целесообразно устраивать также для жилых домов. Хотя рассматриваемый тип набивных свай сложнее в устройстве по сравнению с другими, он дает возможность применять жесткий бетон и обеспечивает высокое качество бетонных работ.

На 12.8, а показана принципиальная схема пневмонабивных - свай. Обсадную толстостенную трубу / диаметром 10" погружают бурением или забивкой, после чего в нее вставляют оболочку 2 из 1 — 1,5-миллиметровой листовой стали с наконечником 3. В оболочку вставляют деревянный сердечник 4, с помощью которого ее опускают в обсадную трубу и загоняют в грунт.

После извлечения сердечника оболочку заполняют бетоном, а зазор—пластичным раствором. Затем к верхней части обсадной трубы привинчивают муфту 6 с колпаком 5. Под колпак нагнетается воздух, газ или вода под давлением 40 ат, в результате чего бетон и раствор впрессовываются в оболочки, а свая погружается на I—1,5 м. Одновременно под действием того же давления обсадная

труба поднимается вверх, и вокруг кожуха образуется цементная оболочка диаметром большим, чем у обсадной трубы, и неправильной формы вследствие различной плотности грунта.

Изготовляют сваи Вольфсхольтца в порядке, указанном на 12.8, б. Обсадную трубу, находящуюся в буровой скважине, закрывают герметичной крышкой, через которую пропускают три трубы. По одной из них  подают раствор  из  специальной емкости  или  выпускают воду и воздух, по другой подается сжатый  воздух давлением 10 кг/см2;  на третьей  трубе  имеется кран, манометр и редуцирующий  вентиль. Вторая и третья трубы соединены между собой и с резервуаром сжатого воздуха.

12.9. Шлюзовой аппарат  Мостотреста для бетонирования пневмосвай

Порядок работы можно проследить по схеме на 12.8, б. Сжатым воздухом из обсадной трубы удаляется вода (7),  и в трубу под давлением подается порция бетона (II). Повышенным  давлением бетон  ;впрессовывают  в грунт,  в результате чего при подъеме трубы в нижележащем грунте образуется уширенное основание (III). В зависимости от длины сваи этот цикл повторяется несколько раз (IV).

При изготовлении свай таким способом требуется тщательно фракционированный мелкий щебень. Кроме того, процесс бетониро-рования нужно вести непрерывно, чтобы предотвратить схватывание бетона (раствора) в трубопроводах. Учитывая недостатки этого способа, немецкая фирма «Грюн и Бильфингер» применнла"особую конструкцию — шлюз, работающий по принципу кессонного, позволяющую подавать в обсадную трубу обычный бетон. Шлюз позволил отказаться от шлангов.

Отечественные специалисты ( и др.) в довоенный период создали рациональную конструкцию шлюза для устройства пневмосвай. Созданный ими аппарат в форме цилиндра несколько большего диаметра, чем обсадная труба, снабжен двухклапанным устройством, беспрепятственно пропускающим бетон в трубу без понижения давления внутри нее (12.9).

Бетон загружают в верхнюю камеру /, выравнивают давление в камере // до наружного. После этого рычагом открывают верхний клапан, и бетонная смесь заполняет среднюю камеру. Краном 1 подают в среднюю камеру сжатый воздух, предварительно закрыв кран 2. Когда давление в средней и нижней камерах, а также в трубе уравнивается, смесь через  нижний  клапан  проваливается  в трубу.

Под давлением сжатого воздуха бетонная смесь одновременно уплотняется и вдавливается в грунт, а об. садная труба поднимается, что в значительной мере облегчает ее извлечение из скважины.

В песчаные грунты, оказывающие значительное сопротивление погружению свай, забивать обсадные трубы с наконечниками весьма затруднительно, особенно в мелкие пески, насыщенные водой. В такие грунты целесообразнее забивать открытые снизу трубы, а грунт удалять из них с помощью водяной струи, поступающей из подмывных трубок, опущенных внутрь трубы.

В агрессивных грунтовых водах в буровые скважины рекомендуется опускать готовые железобетонные сваи, покрытые снаружи изолирующим слоем, и нагнетать бетон только в промежуток между сваями и грунтовыми стенками скважины.

Бетонируют пневмонабивные сваи в несколько приемов. Первая порция бетона должна быть небольшой, чтобы заполнить трубу на высоту 1,5—2 м. Это необходимо для облегчения первого подъема обсадной трубы, которая очень быстро засасывается в песчаные грунты. Последующие порции бетона увеличивают в 2—3 раза. Бетонирование следует веста без перерывов во избежание нарушения монолитности ствола сваи. Каждую последующую порцию бетона загружают в обсадную трубу до начала схватывания ранее уложенной порции.

Для устройства пневмосвай применяют бетон литой консистенции. При подъеме обсадной трубы нужно тщательно следить за уровнем смеси, не допуская понижения высоты пробки менее 1 м, так как сжатый воздух может выбросить бетон вверх и даже привести к разрыву сваи.

Шлюзование бетона производят на величину, необходимую для преодоления притока грунтовой воды. После этого подачу сжатого воздуха прекращают и, открыв оба клапана, укладывают бетонную смесь непосредственно в трубу.

При изготовлении свай. в водоносных грунтах обсадная труба должна непрерывно - находиться под давлением, в противном случае при снижении давления грунтовые воды немедленно наполнят трубу.

Пневмонабивные сваи армируют на всю длину или только в верхней части. В первом случае готовый арматурный каркас опускают в обсадную трубу до начала бетонирования, во втором случае

сваи армируют в процессе бетонирования после достижения соответствующего уровня. Для этого шлюзовой аппарат снимают, каркас опускают в обсадную трубу, после чего аппарат снова устанавливают на место.

Длина пневмонабивных свай, ограничиваемая методами погружения обсадных, труб, может достигать 30 м. Пневмонабивные сваи

длиной 18—20 м и сечением 50—60 см, погруженные в плотные грунты на значительную глубину, обладают несущей способностью 100—150 т. Это дает возможность уменьшить в 3—4 раза количество свай Б основании сооружения по сравнению с забивными и соответственно уменьшить объем ростверка.

Недостатками пневмонабивных свай являются сложность их изготовления в связи с потребностью в сжатом воздухе для шлюзования бетона в обсадную трубу и необходимость удаления ее из скважины по ходу бетонирования.'Кроме того, требуется вести тщательный контроль на всех стадиях изготовления таких свай.

Сваи Вольфсхольтца применяют в зарубежной строительной практике. В отечественном строительстве пневмосвай применяли для мостовых опор первой очереди Московского метрополитена, при сооружении мостовых опор (под эстакаду Краснохолмского моста через Москву-реку).

Ниже приведены основные данные по устройству двух береговых

опор железнодорожного моста на пневмонабивных сваях. Каждый

из устоев моста (12.10) расположен на пневмонабивных сваях

длиной 12 м при диаметре обсадных труб 60,5 см, погруженных в

мелкозернистые илистые пески. Средний диаметр пневмонабивных

свай составил 0,7 м. Сваи расположены в плане в шахматном порядке: расстояние между ними принято 1,5 м (2,5 диаметра обсадной трубы). Все сваи погружены с наклоном 1/16 в сторону насыпи. Верхняя часть свай на высоту 3—3,5 м армирована 8 стержнями диаметром 16 мм. Расчетная нагрузка на сваю по проекту составляла 67 т, фактическая несушая способность ее— 100 т.

Средний расход бетона на одну сваю составил 5,84 м3, что соответствует коэффициенту уширения сван, равному 1,74.

В Польше в первые послевоенные годы пневмонабивные сваи применялись широко. В настоящее время их используют в основном при производстве работ в тяжелых грунтовых и местных условиях (внутри помещений, вплотную к зданию и т. п.) и в случаях небольшого количества и значительной длины свай (более 15 м). Пневмоспособ можно применять при изготовлении набивных свай других конструкций.

В современном зарубежном опыте представляют интерес сваи, предложенные в 60-х годах фирмой «Петеркайвет Соне» (США). Оригинальным является объединение в единый технологический процесс проходки скважины и ее заполнение бетонной смесью, выполняемый одним механизмом. В этом способ имеет много общего с отечественной технологией виброформированных свай (см. гл. 15). В отличие от последнего здесь для подачи бетонной смеси применяется сжатый воздух, что позволяет отнести этот метод к методу устройства пневмона-бивных свай.