Пректировани и устройство свайных фундаментов (стр. 34 )

В отличие от станка 20 ТН агрегат 50 ТН может работать и роторным способом, используя обратную циркуляцию воды. С ее помощью забой непрерывно очищается от разбуренной породы и охлаждается буровой наконечник, а при заливке скважины водой выше уровня грунтовых вод закрепляются ее стенки.

При прямой циркуляции вода нагнетается насосом в буровые штанги, омывает забой и возвращается на поверхность по кольце -

вому зазору между буровыми штангами и стенками скважины. При обратной циркуляции вода поступает в скважину сверху и, омывая забой, через трубы возвращается на поверхность. К преимуществам обратной промывки относятся: чистота скважины, более быстрая и лучшая очистка забоя.

Агрегат обслуживает бригада из семи человек: два оператора и пять рабочих, совмещающих профессии бурильщика, арматурщика и бетонщика. Особенно широко применяют в Японии агрегаты «Ка-то» для устройства фундаментов под многоэтажные гражданские и промышленные здания и под эстакады.

§ 6. Сваи-инъекторы

Свая-инъектор, являющаяся разновидностью забивных пли набивных свай, имеет пяту из массива, образованного одним из известных способов искусственного закрепления грунта. Внутри за-

бивной сваи-инъектора в отличие от обычных имеется инъекторная труба диаметром 1,5—2" (38—50 мм). Нижний конец трубы, выступающий из тела, перфорируют или снабжают пробкой, выбиваемой после погружения сваи (в последнем случае конец трубы находится заподлицо с острием сваи). Верхний конец трубы во избежание повреждения во время забивки помещают ниже головы сваи и также защищают пробкой (13.28).

Изготовляют набивные сваи-инъекторы методом, обычным для набивных свай, при этом инъекторную трубу забивают в центре готовой скважины, а нижний конец должен находиться ниже подошвы скважины на 0,5 м. Чтобы раствор на вышел в пространство между инъектором и обсадной трубой, конец последней закрывают водонепроницаемой пробкой. После этого нагнетают раствор в грунт, а затем в тело сваи.

Сзаи-инъекторы можно применять как для устройства фундаментов для новых зданий и сооружений, так и при реконструкции и укреплении существующих.

Техническую возможность инъецирования и выбора способа закрепления грунта определяют теми же соображениями, что и при

химических методах закрепления грунтов. В последнее время широко применяют. силикатизацию песков, цементно-глинистые растворы, карбамидные и другие полимеры, а также комбинированные смеси с введением в качестве отвердителей кислот и др.

Используя данные, разработанные НИИ оснований по классификации способов химического закрепления грунтов, можно выбрать более рациональный способ закрепления грунта в основании-, по техническим и производственным показателям.

Опыт устройства фундаментов с применением свай-инъекторов в Венгрии описан в книге «Устройство искусственных оснований и фундаментов» (Стройиздат, 1973). Для фундаментов новых зданий там применяют забивные сваи-инъекторы, а для укрепления существующих фундаментов — буронабивные.

При сооружении гражданских и промышленных объектов в г. Дьере сваи-инъекторы были установлены в гравелистом покровном слое со слабым грунтом мощностью в несколько метров и при высоком уровне грунтовых вод.

Цементная суспензия нагнеталась в скважины для свай длиной s 5 м обычным растворонасосом (13.29). Предельная несущая способность свай была принята 50 тс, фактическая достигает 60 тс.

В аналогичных грунтовых условиях сваи-инъекторы были применены для фундаментов ряда объектов Боршодской рудообогати-тельной фабрики. Всего было изготовлено несколько тысяч свай. Во всех случаях была получена значительная экономия средств.

§ 7. Сваи с термоуширенной пятой в вечномерзлых грунтах

В вечномерзлых грунтах преимущественно устраивают фундаменты с вмороженными в грунт железобетонными сваями. Однако сваи, вмороженные в так называемые высокотемпературные вечно-мерзлые грунты (То ^ 2°С), имеют низкую несущую способность. Это вынуждает увеличивать длину и количество свай по сравнению со сваями в низкотемпературных грунтах. Расход свай при этом возрастает примерно в 2—4 раза.

Применять обычные методы устройства набивных свай с уширенной пятой не удается из-за высокой прочности мерзлых пород. Учитывая это, инженер Эпштейн (г. Норильск) предложил уширять пяты свай с помощью агрегата термомеханического бурения, который был создан в Гипрорудмаше и Харьковском авиационном институте.

Этим агрегатом можно бурить в вечномерзлых грунтах скважины глубиной до 10 м при диаметре 0,5 м и с уширением пяты до 1,3 м. Средняя скорость бурения вечномерзлых крупнообломочных пород с крупными включениями составляет 12—16 м/ч, а песчаных и глинистых грунтов с линзами льда — 26 м/ч.

В комплекс работ по устройству сваи входят операции термобурения скважины и уширения ее, погружение готовой сваи и последующее бетонирование уширения, а также и зазоров между сваей и стенками скважины. Бетонирование ведут раздельным методом путем нагнетания цементного раствора под давлением по 5 ат.

Расчетная нагрузка на сваю длиной 5 м и уширенной пятой 0,8 м составляет 80 тс в высокотемпературных вечномерзлых и талых грунтах основания. Предельная нагрузка на сваю этого типа достигает 150 тс, т. е. выше в 5—8 раз, чем у свай без пят. Несущая способность свай с термоуширенной пятой в вечномерзлых низкотемпературных грунтах (Го ^ 2° С) может превышать 200 тс.

В целом опыт устройства свай с термоуширенной пятой в Норильске расширяет область применения набивных свай смешанной конструкции. Буронабивные сваи изготовляемые под глинистым раствором

       

§ 1. Общие сведения

Способ бурения под глинистым раствором впервые был применен в начале 30-х годов при проходке вертикальных стволов на шахтах Подмосковного бассейна. Этот метод теоретически обоснован в трудах .

Глинистый раствор, имея большую массу, чем у воды, на любой глубине создает избыточное давление, удерживающее частицы грунта на поверхности стенок скважины. Кроме того, частицы раствора

закрепляют стенки, образуя небольшую, но устойчивую корку. Благодаря этим свойствам глинистый раствор удерживает стенки скважин от обрушения. При циркуляции раствор выносит на поверхность разрыхленные породы из скважины.

Сваи под глинистым раствором устраивают в илистых или просадочных породах, а также при высоком уровне грунтовых вод, т. е. во всех случаях, когда невозможно из-за оплывания стенок скважины вести буровые работы сухим способом. Бетонирование свай в этом случае ведут методом вертикально перемещающейся трубы (ВПТ). По мере заполнения скважины бетоном глинистый раствор вытесняется.

Глинистый раствор готовят из специальных тонкодисперсных бентонитовых глин. Для измельчения их добавляют каустическую соду: на 1 м3 раствора обычно берут 0,256 кг глины, 2,5 кг коагулянт-соды и 0,88 м3 воды. На 14.1 показана схема установки для приготовления бентонитового раствора, примененной на строительстве КамАЗа.

§ 2. Буронабивные сваи с уширенной пятой

Буронабивные сваи с уширенной пятой, скважины для которых бурят под глинистым раствором, впервые были применены трестом «Укрбурвод» в Киеве в 1962 г. на строительстве 10-этажного жилого дома.

Расширенные полости образуются с помощью расширителя такой же конструкции, что и при уширении сухих скважин, но без бадьи.

Для выполнения буровых работ на площадке необходимо иметь емкость для глинистого раствора и отстойники для отработанной пульпы.

Промывка скважин. Удаляют разбуренную породу с помощью грязевых насосов типа ГР-11 производительностью 15 м3/ч. Глинистый раствор одновременно с выносом разбуренной породы охлаждает режущий инструмент — долота. По окончании бурения глинистый раствор оставляют в скважине во избежание обрушения и оползания стенок. Глубину скважины контролируют с помощью специального лота с грузом в 2—3 кгс; кроме того, уточняют диаметр скважины и наличие в устье скважины обсадного патрубка.

Внутрь скважины на всю ее глубину устанавливают трубу для подачи бетонной смеси. При бетонировании скважин под глинистым раствором нельзя применять телескопические бетонолитные трубы, используемые для сухих скважин. Секционные трубы должны иметь герметичные стыки.

На бетонолитной трубе закрепляют бункер, вместимость которого должна быть не меньше объема бетонолитной трубы. В устье бетонолитной трубы устанавливают съемный клапан для разделения глинистого раствора и бетонной смеси. Под клапаном устраивают пробку из металла или мешковины с опилками.

По мере заполнения скважины бетонной смесью трубу перемещают краном вверх с таким расчетом, чтобы обеспечить непрерывность бетонирования. Уровень смеси в бетонолитной трубе во всех случаях должен быть выше уровня глинистого раствора в скважине; бетонолитную трубу нужно заглублять в бетон не менее чем на 1 м.  .

В процессе бетонирования глинистый раствор вытесняется бетонной смесью по затрубному пространству к устью скважины, откуда отводится по лоткам в отстойник для очистки и повторного использования. При насыщении раствора цементом его сливают в отвал. Скорость восходящего потока глинистого раствора, равная 0,6—0,7 м/сек, обеспечивает вынос разбуренного грунта на поверхность.

Бетонирование, по методу ВПТ ведут до выхода бетонной смеси на поверхность и затем удаляют загрязненный слой бетонной смеси. После съема обсадного патрубка устанавливают опалубку и бетонируют оголовок сваи.

При выполнении работ недопустимы перерывы в бетонировании на срок, больший начала схватывания бетона. Нельзя возобновлять работы без надлежащей подготовки поверхности затвердевшего бетона— нужно удалить сгустившийся глинистый раствор.

Перерывы в бетонировании на срок, меньший начала схватывания цемента без выемки трубы, не препятствуют продолжению работ, но перед последующим бетонированием скважины необходимо обеспечить циркуляцию глинистого раствора, например, прямой промывкой через трубу, опущенную до забоя. Циркуляция раствора необходима для взвешивания глинистых частиц, выпадающих в осадок на дно. Этот осадок уменьшает вертикальные и горизонтальные размеры уширения, кроме того, создается ненужная прослойка между подошвой уширения сваи и материковым грунтом.

Для облегчения бетонирования скважин бурить их следует с промывкой более легким и менее вязким раствором, какой допустим для данных горных пород, а в отдельных случаях даже водой. В табл. 14.1 приведены рекомендуемые параметры глинистых растворов для бурения скважин в различных грунтах.