Монтаж набивных свай

Установка набивных свай на местах по проекту выполняется путем создания скважин в грунте, с последующей их набивкой песком или бетонной смесью. Зачастую такие сваи выполняются с уширением в нижней точке, называемым «пята». Ее формируют, выполняя скважины бурами особой конструкции, раздвигая (распирая) стенки скважины путем трамбовки смеси бетона, предварительно уложенной в нижний отсек скважины, либо в нее заводится взрывчатый заряд небольшой мощности с последующим его подрывом.

Способы выполнения полостей в грунте, укладки и уплотнения набивочных свайных материалов различны. Поэтому существует несколько видов набивных свай, принципы монтажа которых будут рассматриваться далее.

Устройство буронабивных свай

Их создание базируется на бурении скважин с дальнейшим созданием свайного ствола, что характерно исключительно для буронабивных свай.

Существует три технологии их построения: сухой способ, в ходе выполнения которого стенки скважины не крепятся; с креплением скважинных стенок глинистым раствором; с установкой в скважинах обсадных труб. Выбор в пользу одной из технологий монтажа буронабивных свай определяется характеристиками грунта.

На устойчивых грунтах, способных удерживать стенки скважины – глинистые твердые, полутвердые, просадочные и тугопластичные – буронабивные сваи монтируются сухим способом. Последовательность операций при построении свай без крепления скважинных стен такова:

• вращающимся буром выполняется скважина определенной глубины и диаметра, с этой целью применяется ковшовый бур или шнековая колонна;
• на буровой штанге, предварительно извлеченной, закрепляют расширители специальной конструкции. Расширение скважинной полости происходит в 4-5 подходов, в результате формируется расширенная полость, имеющая диаметр не более 1,6 м;
• пробуренная и расширенная скважина проходит проверку. Если возникает потребность, в нее устанавливается арматурный каркас, затем производится бетонирования по технологии трубы вертикального перемещения.

Принцип работы расширителей, которыми оснащается буровая штанга, следующий – в результате давления, передаваемого штангой, ножи расширителя раздвигаются и режут грунт на стенках в нижней части ранее выполненной скважины. Нарезанный грунт собирается в емкость, установленную под расширителем.

Монолитные трубы, используемые при построении буронабивных свай, обычно выполнены из нескольких секций, имеющих концевые стыки – с их помощью многосекционную трубу можно в короткий срок собрать воедино. Загрузка бетонной смеси производится через воронку из автомиксера, либо с применением загрузочного бункера, разработанного специально для этой задачи. С постепенным заполнением скважины труба, по которой поступает бетонная смесь, поднимается вверх и, в конце концов, полностью выводится из скважины. На приемной воронке, установленной на бетонолитной трубе, монтируются вибраторы – они обеспечивают уплотнение смеси. По завершении бетонных работ на скважине, над ней создается оголовье, форму которому придает особый инвентарный кондуктор. В условиях низких температур головка выполненной буронабивной сваи закрывается утеплительными материалами. Применяя данную технологию, можно построить буронабивные сваи, длина которых составит до 30 м, а диаметр – от 400 до 1200 мм. Осадка конуса литой смеси бетона, используемой для построения свай, должна быть от 160 до 200 мм.

Закрепление стенок скважины при помощи глинистого раствора выполняется при построении буронабивных свай на обводненных грунтах с низкой устойчивостью. Бурение скважин производится с вращением штанги, но проходка в скальных прослойках и включениях обеспечивается сменным ударным инструментов – долотами и грейферами. Для ввода глинистого раствора в скважину используется буровая штанга, полая внутри. Раствор плотностью 1,2-1,3 г/см³ обеспечивает достаточное гидростатическое давление, что позволяет выполнить сваи без их обсадки трубами.

Для создания глинистого раствора применяются бентонитовые глины. Его смешивание происходит на месте буровых работ, после чего раствор нагнетается по стволу штанги в скважину. В процессе бурения глинистый раствор поднимается вдоль скважинных стен, после чего поступает в зумпф, насос перекачивает его обратно в штангу – таким способом обеспечивается циркуляция раствора. Следом в готовую скважину заводится каркас из арматуры. Смесь бетона подается в бетонолитную трубу через установленный на ней вибробункер, предварительно труба заводится в скважину. Уплотняемая вибрацией бетонная смесь выталкивает глинистый раствор из скважинного ствола и занимает весь его объем. По мере заполнения скважины бетонолитная труба выводится вертикально вверх, затем извлекается полностью.

Построение буронабивных свай с установкой обсадных труб в подготовленные скважины допустимо на любых грунтах. При этом обсадные трубы либо остаются в скважинах после отливки в них свай, либо извлекаются наружу по мере ввода и утрамбовки бетонной смеси. Объединение секций обсадных труб выполняется благодаря специальным стыкам или путем формирования сварных швов. Чтобы установить обсадную трубу в ходе бурения скважины используются гидродомкраты, вибраторы или их попросту забивают. Бурение скважин под обсадку трубами производится специальными установками, способ бурения – удар или вращение.

Выполнив зачистку сформированной скважины и заведя в нее арматурный каркас, приступают к бетонированию по методу трубы, перемещаемой вертикально – заполнив часть скважины, трубу поднимают выше. На обсадной трубе монтируются захваты нескольких специальных домкратов, которые придают ей частичное вращение и возвратно-поступательные движения, тем самым достигается более эффективное уплотнение смеси бетона. Завершает отливку сваи установка инвентарного кондуктора, формирующего ее оголовье.

Расширение в основании сваи обеспечивается во многих случаях взрывным способом. С этой целью обсадная труба в законченной бурением скважине поднимается таким образом, чтобы от ее нижнего конца до скважинного дна оставалось примерно 1,2-1,5 м – это позволит вывести трубу из зоны поражения камуфлетного (подземного) взрыва. Через полую обсадную трубу в скважину заводится рассчитанное количество взрывчатого вещества, укладывается на дно скважины, провода от него подключаются к машинке подрыва. Следом в трубу вводится бетонная смесь и активируется взрыв. Его энергия создает полость сферической формы, которую полностью заполняется смесь бетона, заполняющая обсадную трубу. Далее скважина заполняется бетоном по способу, приведенному выше.

Построение вибротрамбованных свай

Свайные конструкции такого типа применяются на сухих грунтах, допускающих укладку смеси бетона в открытую скважину 4-6 метровой глубины. Создание выбротрамбованной сваи начинается с подготовки скважины, в которую заводится обсадная труба из стали, к нижнему концу которой присоединен башмак из железобетона (съемный). В воздухе обсадную трубу удерживает вибропогружатель, закрепленный на экскаваторе.

После установки трубы в скважину вибропогружатель демонтируется. В обсадную трубу заливается 0,8-1 кубометр смеси бетона, затем на вибропогружатель навешивается трамбующая штанга – производится утрамбовка смеси. После погружения железобетонного башмака и выхода под давлением бетонной смеси в грунт на дне скважины, формируется широкая пята будущей сваи. Следом обсадную трубу заполняют бетоном и постепенно выводят ее из скважины, воспользовавшись экскаватором и вибропогружателем.

Установка пневмотрамбованных свай

Выбор в их пользу чаще всего объясняется высокой насыщенностью грунта водой, препятствующей построение буронабивных свай.Для создания пневмотрамбованной сваи бетонная смесь в обсадную трубу вводится под постоянным воздушным давлением на уровне 0,25-0,3 МПа, обеспечиваемым воздушным компрессором.

Бетонная смесь подается порционно, дозировку бетона обеспечивает особое устройство – шлюзовая камера, принцип работы которой одинаков с бетононасосами, обеспечивающими транспортировку жидкого бетона. Каждая шлюзовая камера образована двумя отрезками труб, соединенных между собой фланцами с двумя отверстиями, перекрываемыми клапанами. При вводе бетона в верхнюю камеру нижний клапан будет закрыт, а верхний открыт. Затем открывается нижний клапан, пропуская порцию бетона (верхний клапан при этом будет закрыт), далее операции повторяются.

Как создаются частотрамбованные сваи

На месте работ устанавливается обсадная труба, на нижнем конце которой закреплен чугунный наконечник. Для устройства сваи с армированием или без него в трубу заливается бетон, уплотняемый паровоздушным молотом, удары которого передаются через обсадную трубу.

Установка частотрамбованных свай производится с использованием копра со специальным оборудованием. При помощи лебедки на копер поднимается обсадная труба с оголовком и паровоздушный молот двойного действия. На нижнюю часть обсадной трубы крепится металлический башмак, уплотненный просмоленным канатом – мера, призванная исключить проникновение воды в полость трубы. Ударами молота трубу погружают в грунт до тех пор, пока она не выйдет на расчетную глубину.В процессе погружения обсадная труба раздвигается и уплотняет грунт. Следом молот отводят от оголовка трубы, в нее при необходимости вводится каркас из арматуры. Используя вибробадью и установленную на верхнем конце обсадной трубы воронку в ее полость вводится смесь бетона, имеющая осадку конуса 80-100 мм.

По мере ввода бетона обсадная труба извлекается из грунта, при этом чугунный башмак отсоединяется от трубы и остается в качестве основания. На оголовье обсадной трубы вновь закрепляют паровоздушный молот, чьи удары вверх и вниз обеспечивают уплотнение смеси. Заметим, что по направлению вверх труба выводится на двукратно большую дистанцию, чем погружается при каждом ударе молота. Т.е. при подъеме молота вверх обсадная труба поднимается на 40-60 мм, при его спуске и ударе по трубе она погружается на 20-30 мм. Ориентированные вниз удары молота вместе с вибрацией трубы эффективно уплотняют бетонную смесь, запрессовывая ее по скважинным стенкам, способствуя уплотнению грунта.

Монтаж грунтобетонных и песчаных свай

Сваи такого типа используются на слабых грунтах. Для их построения необходимы обсадная труба из стали и конический наконечник особой конструкции, имеющий четыре раскрывающиеся лопасти.

Полость в трубе наполняется грунтом или песком, после вибропогружатель заводит ее в грунт на необходимую глубину. Через некоторое время после начала ввода обсадной трубы в грунт с наконечника слетает кольцо, блокирующее самораскрытие лопастей – они расходятся и песчаный либо грунтовый наполнитель из полости трубы высыпается в скважину. Его уплотнение выполняется при помощи вибропогружателя, либо утрамбовки легким копром. Этот способ позволяет произвести набивку семиметровых скважин, не более.

Для создания грунтобетонных свай необходимы бурильно-крановые установки, оборудованные полой штангой, на конце которой монтирован бур-смеситель с лопастями для резки и перемешивания. В растворосмесителе готовится водоцементная суспензия, нагнетаемая в скважину через штангу. Насыщенный суспензией грунт проходит уплотнение по время обратного движения смесительного бура (его извлечения). Результат работ – грунтобетонная свая, выполненная без извлечения грунта.