Рекомендации по проектированию подходов земляного полотна на слабом основании к искусственным сооружениям

Устройство буронабивных свай

1. 
   При сооружении участков сопряжения земляного полотна с искусственными сооружениями следует различать следующие технологии устройства буронабивных свай:
   

• 
  набивные бетонные и железобетонные, устраиваемые в грунте строительной площадки путем укладки бетонной смеси в скважины, образованные в результате принудительного вытеснения грунта;
  
• 
  буровые железобетонные, устраиваемые в грунте путем заполнения заранее пробуренных скважин бетонной смесью.
  

1. 
   Набивные сваи по способу устройства подразделяют на следующие виды:
   

• 
  устраиваемые путем погружения инвентарных труб, нижний конец которых закрыт оставляемым в грунте металлическим башмаком или бетонной пробкой, с последующим извлечением этих труб по мере заполнения скважин бетонной смесью;
  
• 
  виброштампованные, устраиваемые в скважинах путем заполнения скважин жесткой бетонной смесью, уплотняемой виброштампом в виде трубы с заостренным нижним концом и закрепленным на ней вибропогружателем;
  
• 
  в выштампованном ложе, устраиваемые путем выштамповки в грунте скважин пирамидальной или конусной формы с последующим заполнением их бетонной смесью.
  

1. 
   Буровые сваи по способу устройства подразделяют на следующие виды:
   

• 
  сплошного сечения с уширениями или без них, бетонируемые в скважинах, пробуренных с креплением стенок скважин извлекаемыми обсадными трубами и без них;
  
• 
  полые круглого сечения, устраиваемые с применением многосекционного вибросердечника;
  
• 
  с уплотненным забоем, устраиваемым путем втрамбовывания в забой скважины щебня;
  
• 
  с камуфлетной пятой, устраиваемые путем бурения скважин с последующим образованием уширения взрывом или за счет использования инвентарного уширителя с последующим заполнением скважин бетонной смесью;
  
• 
  буронабивные диаметром 0,15-0,25 м, устраиваемые в пробуренных скважинах путем нагнетания (инъекции) в них мелкозернистой бетонной смеси или цементно-песчаного раствора, или буроинъекционные с уплотнением окружающего грунта путем обработки скважины по разрядно-импульсной технологии (сваи РИТ);
  
• 
  буроинъекционные, устраиваемые полым шнеком.
  

4. 
   Номенклатура буронабивных свай следует принимать согласно СП 50-102-2003.
   
5. 
   При производстве работ по устройству буронабивных свай следует рассматривать следующие технологии их изготовления:
   

• 
  с использованием проходного шнека - скважина устраивается с помощью непрерывного проходного (полого) шнека. Грунт извлекается на поверхность посредством винтовой лопасти, наваренной по всей длине сердечника шнека. Бетон подается на забой под давлением через внутреннюю полость трубы шнека;
  
• 
  под защитой обсадных труб - трубы погружаются вращением и одновременным вдавливанием гидравлическим домкратом. Обсадная труба состоит из нескольких жестко соединенных секций. По мере погружения трубы из нее извлекают грунт и трубу наращивают следующей секцией. Для предотвращения попадания воды в скважину стыки секций герметизируют рулонными вставками. В качестве бурового инструмента используется шнек, закрепленный на конце телескопической штанге Келли, ковшебуры, колонковые буры, грейферы и ударные желонки;
  
• 
  двойное вращение – скважина бурится под защитой вращающейся обсадной трубы, внутри которой в другую сторону вращается полый шнек;
  

• 
  с ввинчиванием полой обсадной трубы с теряемым башмаком – по мере извлечения труба заполняется бетоном;
  
• 
  с вибрационным погружением буровой трубы с теряемым башмаком;
  
• 
  с ввинчиванием полой буровой трубы, оснащенной эллипсоидным шнеком – при извлечении в полость трубы под давлением подается бетонная смесь, вытесняющая грунт из скважины («сваи вытеснения»).
  

1. 
   Технология с использованием проходного шнека
   
   1. 
      Максимальный диаметр свай с использованием данной технологии изготовления не должен превышать 1200 мм, длина – не более 32 м.
      
   2. 
      Для обеспечения погружения каркаса в скважину необходимо использовать самоуплотняющийся бетон с крупностью щебня 5-20 мм и маркой по пластичности П4(J).
      
   3. 
      Сваи, устраиваемые непрерывным (проходным) полым шнеком должны состоять из элементов длиной 1,5-6,0 м. Наружный диаметр шнеков 400, 450, 500, 600, 700, 800, 900, 1000, 1200 мм, диаметр внутреннего отверстия трубы шнека 100-125 мм
      
   4. 
      Грунт извлекается на поверхность при подъеме шнека посредством винтовой лопасти, наваренной по всей длине сердечника трубы шнека. Шнек перемещается внутри направляющего очистителя, установленного на направляющей стойке, и должен быть оснащен буровыми наконечниками для рыхлых, связных и твердых грунтов.
      
   5. 
      Технологический цикл устройства свай с использованием проходного шнека состоит из следующих операций:
      

1. 
   геодезическая разметка планового положения сваи;
   
2. 
   наводка установки на точку устройства сваи;
   
3. 
   погружение шнековой колонны на заданную проектную отметку, при необходимости следует производить наращивание шнека (рис. 8.7 а, б);
   
4. 
   постепенное извлечение шнека с одновременной подачей на забой бетонной смеси бетононасосом через полость шнека. Бетон закачивается под давлением 2 кг/см² для выдавливания заглушки из отверстия в нижнем торце трубы. В дальнейшем давление следует устанавливать в пределах 1-1,5 кг/см². При бетонировании шнековая колонна должна быть постоянно заполнена бетонной смесью. При подъеме шнековой колонны ее нижний конец должен быть заглублен в бетон не менее чем на 1 м (рис. 8.8 в). Шнек поднимается без вращения или медленным вращением в том же направлении, что и при движении вниз;
   

5. 
   зачистка экскаватором устья скважины от извлеченного грунта;
   
6. 
   установка арматурного каркаса в бетонный ствол с помощью вибратора или под действием силы тяжести на крюке крана, ковше экскаватора или с использованием вспомогательной лебедки установки (рис. 8.8 г);
   
7. 
   формирование оголовка сваи. В случае необходимости погружение дополнительного арматурного каркаса;
   
8. 
   перемещение установки на следующую точку устройства сваи.
   

7. 
   Устройство свай под защитой обсадных труб.
   

1. 
   Устройство свай под защитой обсадных труб следует предусматривать при устройстве свай большого диаметра (до 2,0 м).
   
2. 
   Максимальный диаметр свай с использованием данной технологии изготовления не должен превышать 2000 мм, длина – не более 80 м.
   
3. 
   Обсадную трубу следует погружать вращателем через закрепленный на трубе хомут с одновременном вдавливании гидравлическим домкратом.
   
4. 
   Обсадная труба может состоять из нескольких жестко соединенных секций. По мере погружения трубы из нее извлекают грунт и наращивают следующую секцию.
   
5. 
   Стыки секций обсадных труб должны герметизироваться.
   
6. 
   В качестве бурового инструмента следует применять шнеки, ковшебуры, колонковые буры, желонки, грейферы, закрепленные на конце телескопической штанги Келли, раздвигающейся при углублении скважины (рис.8.9 – 8.11).
   

1. 
   Технологический цикл устройства свай состоит из следующих операций (рис. 8.12):
   

1. 
   геодезическая разметка планового положения сваи;
   
2. 
   наводка установки на точку устройства сваи;
   
3. 
   последовательное погружение секций обсадной трубы и извлечение грунта с дальнейшей его эвакуацией. Процесс начинается с опережающего бурения скважины обсадной трубой с армированным наконечником (кольцевой коронкой). Обсадная труба погружается в грунт вращателем или трубовкручивающим столом на глубину 1,5-2,0 м. Далее с помощью телескопической штанги Келли и подвешенного на ней короткого шнека обсадная труба очищается от грунта. При бурении в мягкопластичных грунтах - чистка труб производится ковшовым буром. Операции по бурению скважин и извлечению грунта повторяются через каждые 1,5-2,0 м погружения обсадных труб;
   
4. 
   по достижении проектной глубины выполняется извлечение бурового инструмента из колонны обсадных труб, зачистка забоя от шлама, установка и фиксация арматурного каркаса;
   
5. 
   бетонирование сваи методом вертикально перемещающейся трубы (ВПТ). Бетонную смесь подают в бетонолитную трубу из лотка автобетоносмесителя или бетононасосом;
   
6. 
   по мере бетонирования из скважины извлекаются обсадные трубы и секции бетонолитных труб. При подъеме труб необходимо обеспечить погружение нижних обсадной и бетонолитной трубы в бетоне на 1,0-1,5 м.
   

8. 
   Устройство свай за счет двойного вращения рабочих органов.
   
   1. 
      Максимальный диаметр свай с использованием технологии двойного вращения рабочих органов не должен превышать 900 мм, длина – не более 25 м.
      
   2. 
      Бурение скважины следует производить под защитой вращающейся обсадной трубы, внутри которой в другую сторону вращается проходной шнек, извлекающий грунт на поверхность (рис. 8.13).
      

1. 
   Технологический цикл устройства свай состоит из следующих операций (рис. 8.14):
   

1. 
   геодезическая разметка планового положения сваи;
   
2. 
   наводка установки на точку устройства сваи;
   
3. 
   бурение на заданную проектную отметку с одновременным погружением непрерывного проходного шнека (вращение вправо) и обсадной трубы (влево);
   
4. 
   постепенное извлечение буровой колонны с одновременной подачей на забой бетонной смеси бетононасосом через полость в шнеке;
   
5. 
   извлечение грунта из обсадной трубы при левом вращении шнека;
   
6. 
   перемещение экскаватором извлеченного грунта;
   
7. 
   установка арматурного каркаса с помощью вибратора на кране;
   
8. 
   перемещение установки на следующую точку устройства сваи;
   
9. 
   формирование оголовка, погружение в случае необходимости дополнительного арматурного каркаса в верхнюю часть сваи.
   

8. 
   Погружение обсадной трубы с теряемым башмаком.
   

1. 
   Применение данного способа изготовления свай предусматривает ввинчивание с одновременным задавливанием в грунт полой обсадной трубы с теряемым башмаком с последующим заполнением ствола бетоном и извлечением трубы.
   
2. 
   Изготовление свай с погружением обсадной трубы с теряемым башмаком рекомендуется предусматривать с использованием следующих основных технологий:
   

• 
  «Фундекс» – используется теряемый чугунный башмак диаметром, превышающим наружный диаметр обсадной трубы. Толщина стенки труб 16–20 мм, длина секций до 12 м. Трубы свариваются до необходимой длины сваи в горизонтальном положении на специальном стенде строительной площадки (максимальная длина труб-свай до 35 м). Соответствие применяемых для устройства свай диаметров буровой трубы и теряемого в грунте бурового наконечника приведено в табл. 8.5.
  

• 
  «Атлас» - диаметр теряемого башмака равен диаметру трубы, при этом буровая труба снизу оснащена винтовой режущей поверхностью (рис. 8.15). Используют режущий наконечник диаметром 360, 410, 460 и 510 мм с винтовыми лопастями диаметром 530, 610, 670 и 720 мм соответственно. Максимальная длина сваи не должна превышать 25 м. Получаемая свая имеет характерную винтовую форму ствола (рис. 8.15, а). В отдельных случаях каркас допускается опускать в заполненную бетоном скважину, как в технологии проходного шнека.
  

• 
  «Омега» - по аналогии с технологией «Атлас» буровая труба на нижнем торце имеет винтовой режущий наконечник в виде конуса с винтовой лопастью, шаг которой увеличивается с удалением от острия (рис. 8.16). По этой технологии изготавливаются сваи максимальным диаметром до 610 мм и длиной до 30 м.
  

1. 
   Технологический цикл устройства свай по представляемому способу должен включать следующие операции (рис. 8.17):
   

1. 
   геодезическая разметка планового положения сваи;
   
2. 
   наводка установки на точку устройства сваи;
   
3. 
   установка теряемого наконечника и соединение его через гидроизолирующую прокладку с обсадной трубой;
   
4. 
   устройство скважины на заданную проектную отметку путем погружения трубы за счет крутящего момента и осевого вдавливания (рис. 8.17, а);
   
5. 
   по завершении погружения трубы на проектную отметку выполняется визуальная проверка герметичности полости трубы на отсутствие в ее полости грунтовых вод;
   
6. 
   установка арматурного каркаса в полость буровой трубы (рис. 8.17,  б);
   
7. 
   подача в трубу порцию праймера (300 л), состоящего из цемента, песка и воды в соотношении 1:1:1;
   
8. 
   заполнение трубы бетоном через верхний торец с помощью бадьи (рис. 8.17, а, б);
   
9. 
   извлечение трубы обратным вращением (рис. 8.17, в). Для облегчения извлечения трубы допускается порционное заполнение трубы пластичным бетоном через бетонолитные трубы и постепенное извлечение трубы на величину бетонного столба;
   
10. 
    перемещение установки на следующую точку устройства сваи;
    
11. 
    формирование оголовка; при необходимости погружение дополнительного арматурного каркаса в верхнюю часть сваи.
    

10. 
    Устройство набивных свай с вибрационным погружением обсадной трубы.
    
    1. 
       Изготовление набивных свай с вибрационным погружением обсадной трубы должно включать погружение в грунт обсадной трубы с теряемым башмаком плоской или конусообразной формы за счет вибрационного воздействия, создаваемого вибрационным погружателем, жестко закрепленным на верхнем торце обсадной трубы (рис. 8.18).
       

1. 
   Изготовление набивных свай за счет вибрационного погружения обсадной трубы с теряемым башмаком может предусматриваться в следующих случаях:
   

• 
  в песчаных грунтах со степенью влажности и глинистых грунтах с показателем консистенции ;
  
• 
  путем пробивки скважины трубой с конусным наконечником в песчаных грунтах со степенью влажности и в глинистых - с показателем консистенции ;
  
• 
  путем пробивки скважины трубой с конусным наконечником в лессовых грунтах.
  

1. 
   Максимальный диаметр свай с применением данной технологии не должен превышать 900 мм, длина не более 30 м.
   
2. 
   Технологический цикл устройства свай состоит из следующих операций (рис. 8.19):
   

1. 
   геодезическая разметка планового положения сваи;
   
2. 
   наводка установки на точку устройства сваи;
   
3. 
   установка теряемого наконечника и соединение его через гидроизолирующую прокладку с обсадной трубой;
   
4. 
   устройство скважины на заданную проектную отметку путем вибрационного погружения обсадной трубы;
   
5. 
   визуальная проверка герметичности полости трубы на отсутствие в ней грунтовых вод;
   
6. 
   заполнение обсадной трубы бетоном через верхний торец с помощью бадьи или растворонасоса (с использованием при необходимости бетонолитной трубы) (рис. 8.19, б);
   
7. 
   уплотнение бетонной смеси в стволе скважины при вибрационном извлечении трубы (рис. 8.19, в);
   
8. 
   вибрационное погружение арматурного каркаса в свежеуложенный бетон сваи, каркас допускается устанавливать в трубу до ее заполнения бетоном;
   
9. 
   перемещение установки на следующую точку устройства сваи.
   

5. 
   В устойчивых глинистых грунтах следует рассматривать изготовление набивных свай без выемки грунта методом вибрационной пробивки скважины (рис. 8.20).
   

1. 
   Инвентарная обсадная труба, применяемая для изготовления свай по технологии, указанной в п. 8.3.10.5, должна быть закрыта конусным наконечником, приваренным к ее нижнему концу.
   
2. 
   При вибрационном погружении обсадной трубы следует непрерывно контролировать ее вертикальность (рис. 8.20, а-в).
   
3. 
   Допускается проходить скважину под защитой открытой снизу обсадной трубы на глубину меньше проектной на 1-3 м. Оставшаяся часть скважины должна пробиваться обсадной трубой того же диаметра, но с конусным наконечником в основании.
   
4. 
   Извлечение трубы должно производится в вибрационном режиме. Скорость подъема следует ограничивать грузоподъемностью амортизатора. При снижении усилия извлечения трубы до значения, равного или меньшего грузоподъемности крана на данном вылете стрелы или копра, дальнейший подъем трубы должен производиться при выключенном вибропогружателе.
   
10. 
    Изготовление свай по технологии уплотнения (вытеснения), раскаткой околосвайного грунта.
    

1. 
   Технологии вытеснения включает ввинчивание в грунтовый массив обсадной трубы, оснащенной эллипсоидным шнеком-раскатчиком, с вытеснением грунта в сторону с образованием уплотненной зоны вокруг скважины.
   
2. 
   По технологии вытеснения грунта следует устраивать сваи с максимальным диаметром не более 800 мм и длиной не более 32 м.
   
3. 
   Технологический цикл устройства свай состоит из следующих операций (рис. 8.21):
   

1. 
   геодезическая разметка планового положения сваи;
   
2. 
   наводка установки на точку устройства сваи;
   
3. 
   устройство скважины на проектную отметку путем вращательно-вдавливающего погружения бурового инструмента раздвигающего и уплотняющего грунт (рис. 8.21, а, б);
   
4. 
   извлечение трубы с одновременным заполнением под давлением скважины бетонной смесью через отверстие в торце трубы (рис. 8.21, в);
   
5. 
   установка арматурного каркаса с помощью вибратора на кране (рис. 8.21, г);
   
6. 
   перемещение установки на следующую точку устройства сваи;
   
7. 
   формирование оголовка, погружение в случае необходимости дополнительного арматурного каркаса в верхнюю часть сваи.