Сваи, изготовляемые в грунте

Сваи, изготовляемые в фунте, подразделяются на набивные, буронабивные и буровые. Это разделение зависит от способа устройства скважины и бетонирования сваи. Скважину можно устроить с помощью забивки в грунт цилиндрического стержня или полой трубы с закрытым наконечником. В связных маловлажных грунтах скважину можно пробурить без крепления ее стенок. В слабых водонасыщенных грунтах при бурении необходимо обеспе­чивать устойчивость стенок скважины, для чего используют два способа: погружают в грунт в процессе бурения обсадную трубу или заполняют скважину глинистым раствором.

Набивные сваи изготавливают при образовании скважины с полным вытеснением грунта в объеме бетонируемой сваи. Последовательность устройства набивной сваи с полным вытеснением грунта показана на рис. 5.5. В грунт забивается полая металлическая труба с теряемым башмаком. При этом грунт уплотняется. Затем производятся подача бетона в трубу и постепенный ее подъем. В необходимых случаях в бетоне устанавливается арматурный каркас

Рис. 5.5. Последовательность изготовления набивной сваи: а - погружение инвентарной трубы с закрытым нижним концом; 6 - укладка бетона в трубу с одновременным ее подъемом; в - установка металлического каркаса; 1 - инвентарная труба; 2 - теряемый башмак; 3 - бетон; 4 - каркас; 5 - уплотненный грунт

К набивным относятся виброштампованные сваи, устраиваемые в пробитых скважинах с помощью заполнения их жесткой бетонной смесью, которая уплотняется виброштампом, выполненным в виде трубы с заостренным нижним концом и закрепленным на верхнем конце трубы вибропогружателем.

Набивные сваи в выштампованном ноже устраивают путем выш-тамповки или вытрамбовывания в грунте пирамидальной, конусообразной или иной формы скважины с последующим заполнением ее бетонной смесью. При устройстве таких свай в нижнюю часть скважин несколько раз укладывают щебень или жесткую бетонную смесь и втрамбовывают в грунт. Это ведет к уширению пяты сваи и увеличению несушей способности грунта.

К буронабивным можно отнести сваи А. Страуса (рис. 5.6). русского инженера, впервые предложившего эти сваи (1889 г.). Бурение скважины производится в обсадной трубе, которая в процессе бетонирования поднимается вверх. При этом бетонная смесь трамбуется падающим грузом, что приводит к уплотнению грунта забоя скважины и расширению ее стенок, а также к уплотнению бетонной смеси.

Рис. 5.6. Последовательность изготовления буронабивной сваи (сваи Страуса): а бурение скважины под защитой обсадной трубы: б - бетонирование с трамбованием; в готовая свая: 1 - разбуриватель со штангой; 2 - обсадная труба; 3 - бетон; 4 - падающий груз

Способов интенсивного уплотнения бетонной смеси в скважине и соответственно околосвайного грунта существует много. Можно уплотнять бетонную смесь непосредственно обсадной трубой с помощью вибрационных воздействий или возвратно-поступательных перемещений трубы. Возможно уплотнение грунта с помощью энергии взрыва. Такие сваи называют камуфлетпыми (рис. 5.7). На дно буровой скважины опускается заряд взрывчатых веществ и скважина заполняется бетонной смесью. При взрыве в низу скважины в результате уплотнения грунта образуется полость, в которую проваливается бетон из скважины. Затем бетонируется оставшаяся свободной часть скважины.

Рис. 5.7. Последовательность изготовления камуфлетной сваи: а – бурение скважины; б – установка на дно скважины заряда взрывчатого вещества и заполнение ее бетоном; в –бетонирование ствола сваи после образования в результате взрыва шаровой полости; 1 - заряд ВВ; 2 - полость, образовавшаяся при взрыве; 3 - бетон; 4 - уплотненный грунт

Возможно использование буронабивных фундаментов с уплотненным забоем, устраиваемым с помощью втрамбовывания щебня или жесткой бетонной смеси в дно скважины. Для усиления бутовых фундаментов старых зданий широкое применение нашли буроинъекционные сваи диаметром 0,13...0,25 м. Скважины пробуривают непосредственно через бутовые фундаменты, и в них под давлением нагнетают цементно-песчаный раствор.

Буровые сваи изготавливают высокой несущей способности и большого диаметра (современные буровые станки позволяют бурить скважины диаметром более 3 м неограниченной глубины). Буровые сваи большого диаметра называют сваями-столбами. Уплотнять бетон свай в таком объеме крайне затруднительно. Как правило, они заполняются литым бетоном или цементно-песчаным раствором, погружаемыми в воду без виброуплотнения по специальной технологии. При этом диаметр скважины практически не изменяется, то есть грунт вокруг сваи не уплотняется. Целесообразно такие сваи заглублять в подстилаемые плотные (прочные) грунты или устраивать в них уширение.

На рис. 5.8 показана последовательность работ по изготовлению буровых свай по технологии фирмы «Бауэр». Бурение скважины производится в водонасыщенных грунтах в обсадной трубе. Скважина заполнена водой до уровня подземных вод. Бетонирование скважины производится методом вертикально перемещающейся трубы (ВПТ). Бетонолитная труба опускается до забоя скважины. По мере заполнения скважины бетоном (раствором) труба поднимается, а бетон постепенно вытесняет воду из скважины. Одновременно поднимается обсадная труба.

Рис. 5.8. Последовательность изготовления буровой сваи (сваи-столба); а - разработка грунта внутри оболочки грейферным ковшом; б - бетонирование внутренней полости оболочки метолом ВПТ; в - готовая свая-столб; 1 - оболочка: 2 - грейферный ковш; 3 - вода; 4 - бетон; 5 - бетонолитная труба

Значительно увеличить несущую способность сваи можно с помощью устройства уширения в плотном грунте, например, с помощью разбуривания ствола сваи уширителем (рис. 5.9).

Рис. 5.9. Последовательность изготовления сваи с разбуриваемым уширеиием: а - бурение скважины: б - разбуривание ушнрения; в - бетонирование сваи; г - готовая свая; 1 - обсадная труба; 2 - уширитель; 3 - бетон; 4 - бетонолитная труба; 5 - слабый грунт; б - прочный грунт

К буровым современным сваям следует отнести шнековые сваи. Труба с закрытым теряемым наконечником и шнековой спиралью ввинчивается в грунт. Затем труба со шнеком поднимается и в образовавшуюся скважину через внутреннюю полость трубы подается цементный раствор.