Ограждение из буронабивных свай

Ограждение из буронабивных свай

                 Свая называется буронабивной, когда проходка скважин осуществляется в грунте выбуриванием и удалением грунта с последующей укладкой в нее бетонной смеси.

             Устойчивость грунта стенок скважин предопределяет технологию изготовления свай: без крепления стенок или с их креплением.

                   При отсутствии подземных вод в пределах глубины заложения свай их устройство может осуществляться в сухих скважинах без крепления их стенок, а в водонасыщенных грунтах с их креплением извлекаемыми обсадными трубами, глинистыми (бентонитовыми) или полимерными растворами, а в некоторых случаях по проекту - под избыточным давлением воды. В песках и обводненных грунтах недопустимо бурение опережающим забоем.

  Классификация:                     

- по форме (бывают цилиндрической формы одного или разного сечения, в том числе с уширением нижнего конца)

- по материалу: из бетонной смеси, из бетонной смеси с арматурой, цементно-песчаный раствор

- по способу армирования: армированные пространственными каркасами на всю длину сваи или на ее часть.

- по технологии изготовления: сваи, не требующие специальных мероприятий по креплению стенок скважин; сваи, стенки скважин которых удерживаются от обрушения глинистым раствором или избыточным давлением воды; сваи, изготавливаемые с креплением стенок скважин не извлекаемыми или инвентарными обсадными трубами.   

- В зависимости от грунтовых условий применяют следующие способы бурения скважин для устройства буронабивных свай: грейферный способ; способ бурения желонкой; вращательный (роторный) способ.

Установка буронабивных свай способом CFA (НПШ)

Бурением скважин методом Непрерывного Полого Шнека- формируются буронабивные сваи по технологии CFA. При этом используется полый шнековый бур. Он забуривается до определенной отметки. Затем извлекается из скважины и через полость в шнеке бетон подается в пробуренную полость. В процессе бурения специальная заглушка закрывает внутреннее отверстие, а при бетонировании она открывается.

Бетонирование скважины

Цементный раствор подается в скважину бетононасосом. Его подача контролируется давлением. В это время шнековая колонна непрерывно поднимается без разъединения. Созданные таким методом сваи CFA становятся равномерно плотной бетонной массой. Вибропогружатель применяется во время погружения в бетон каркаса.

Технологии CFA (НПШ) позволяют производить работы по созданию свай на разных грунтах. Средняя скорость бурения не превышает 60 минут. При таком бурении возможен минимальный уровень шума и вибраций. Установка для бурения и бетононасос позволяют производить работы в ограниченных районах. Эта прогрессивная технология при минимальных финансовых и временных затратах.

 

Преимущества ограждений из буронабивныйх свай:

- возможность возведения в любое время года

- возможность использования в качестве основания прочных грунтов, залегающих на большой глубине;

- возможность устройства свай разной длины, опирающихся на необходимой отметке при резко пересеченном рельефе кровли прочных грунтов, принятых за основание свай;

- возможность устройства ограждений стен котлованов, когда уровень подземных вод залегает выше уровня дна котлована;

- возможность передачи на одну сваю большого диапазона нагрузок (1000-10000 кН);

- возможность устройства свай большого диаметра (по сравнению с забивными сваями), что значительно улучшает работу свай на горизонтальную нагрузку;

- повышение надежности сооружений за счет уменьшения общих и неравномерных осадок;

- исключение подвижки и деформации грунтового массива и расположенных поблизости зданий за счет повышенной жесткости свай;

- возможность устройства свай без армирования в нижней ее части, где отсутствует передача моментов и горизонтальных сил;

- отсутствие существенных вибраций и сотрясений в процессе производства работ;

- сокращение потребности в механизмах и транспорте.

Недостатки ограждений из буронабивныйх свай:

- повышенное применение ручного труда и технологическая сложность их устройства, особенно в неустойчивых грунтах;

- увеличение расхода бетона по сравнению с забивными сваями за счет отсутствия уплотнения грунта около сваи в процессе ее изготовления;

- сложность контроля за изготовлением свай и др.

Область применения:

Устройство ограждений стен котлованов вблизи улиц с интенсивным движением транспорта, вблизи зданий и инженерных коммуникаций, а также на плотно застроенных территориях, фундаментов зданий, опор мостов и других инженерных сооружений. Эффективны также эти сваи в случае, когда на поверхности залегают пучинистые, набухающие или просадочные грунты.

      Ограждения котлованов из буронабивных свай могут выполнять роль не только подпорных стен котлованов, но и роль несущих элементов заглубленных сооружений с их надземными конструкциями.

      Если шаг (расстояние в осях) буронабивных свай вдоль оси «стены» равен или немного больше диаметра сваи, такие сваи называют бурокасательными, если же шаг свай меньше диаметра сваи, то такие сваи называют буросекущимися.

Буросекущиеся сваи

Область применения:  

Устройство ограждений стен котлованов, когда уровень грунтовых вод залегает выше уровня дна котлована, а также фундаментов зданий, опор мостов и других инженерных сооружений. Такие ограждения, кроме того, используются в качестве ленточных фундаментов или ограждающих конструкций при строительстве глубоких подземных сооружений в условиях плотной городской застройки.

           Изготовление таких свай требует обеспечения непрерывности процесса производства работ, т.к. устройство секущихся армированных свай должно быть произведено в относительно строго регламентированный период (1,5-2 суток), начиная с момента выполнения бетонных неармированных свай.

Особенности заполнение бетоном подготовленных скважин:

• Обсадная труба, установленная в ствол скважины, постепенно заполняется пластичной бетонной смесью. Важно до окончательного схватывания бетонной массы вытащить из скважины конструкцию обсадной трубы. Нижняя часть – башмак, остается в скважине под массивом загруженной смеси.
• Монтаж арматурного каркаса производится до заполнения полости сваи бетоном. Однако бывают случаи, когда арматуру загружают после закачки смеси. В этом случае для погружения каркаса применяют специальный вибрационный механизм.

 

           Шаг сваи, необходимость устройства, и конструкцию распорной системы определяют в ходе проектирования в зависимости от инженерно-геологических условий, глубины котлована, прочих местных условий строительства.

Во всех случаях поверху буросекущиеся сваи (БСС) объединяют железобетонным поясом. Этот пояс служит дополнительным усиливающим элементом, выравнивающим поверхность стены.

Стена в грунте из буросекущихся свай обладает рядом преимуществ перед траншейной «стеной в грунте», которую сооружают с применением плоского грейфера:

 -все технологические операции по устройству стены в грунте из БСС производят под защитой инвентарных обсадных труб. Это обеспечивает гарантированное сохранение в ненарушенном состоянии окружающий котлован массив грунта и, следовательно, сохранность фундамента расположенных рядом зданий и сооружений. Особенно это качество имеет большую ценность в условиях плотной городской застройки

- у технологии нет ограничений по грунтовым условиям, с одинаковым успехом она может быть применена как в пылевато – глинистых грунтах, так и в неустойчивых песчаных

- для устройства стены в грунте из БСС не является непреодолимым препятствием наличие в основании строительного мусора, включая железобетонные элементы, стальной профиль и прочие, т.е. работа в толще техногенных отложений, т.к. метод вращательного бурения, в таких случаях значительно более эффективен чем грейферный.              

Сравнение экономических показателей методов ограждения котлованов показывает, что производительность работ по устройству стен из буросекущихся свай примерно в 5 раз ниже производительности по устройству траншейных стен в грунте. Однако, в тех случаях, когда «стена в грунте» по каким-либо причинам невыполнима, прежде всего из-за опасности упуска глинистого раствора, стена из буросекущихся свай остается надежным видом ограждения котлованов.

 

Бурокасательные сваи

В этом случае производится армирование всех свайных элементов подряд, что позволяет при необходимости существенно увеличить жесткость стены на изгибающие нагрузки и уменьшить количество ярусов крепления.

Однако, их недостатком является то, что появляются щели между сваями, которые отрицательно влияют на водонепроницаемость конструкции. С другой стороны, они могут быть надежно забутованы устройством позади свайного ряда между сваями грунтоцементных свай по технологии Джет диаметром до 300 мм.

Актуальна установка бурокасательных опор также в том случае, если грунт имеет высокую плотность, особенно в верхних горизонтах, и забивка свай невозможна или существенно ограничена.

Преимущества бурокасательных свай:

-Возможность строительства котлованов значительной глубины рядом с существующими зданиями и сооружениями.

-Нет необходимости в выполнении работ по водопонижению.

-Рост скорости строительства в результате возможности одновременного строительства подземных частей.

-Умеренная стоимость технологии.

На сегодня бурокасательные сваи относятся к числу популярных и востребованных методик ведения строительства

 

 

Лекция 14

Деревянный шпунт

Данный вид ограждения в современной строительной практике используется крайне редко из-за невозможности повторного использования - при извлечении деревянных столбов из грунта конструкция деформируется, и неприменимости в дальнейшем - под воздействием грунтовых вод дерево постепенно разрушается.

Такой шпунт может быть временной или постоянной защитой. Он не извлекаются из грунта для повторного монтажа в другом месте. Максимальная глубина погружения‒ до 6 м. Устанавливаются в 1 или 2 ряда вплотную друг к другу. Ширина между рядами ‒ до 1 м. Минимальная глубина погружения на дно водоема ‒ от 2 м. При погружении на 3‒5 м выполняется заделка зазоров в стенках раствором с концентрацией глины от 15%.

Железобетонный шпунт

Железобетонный шпунт часто применяют при постройке набережных, причалов и в других случаях, когда он может использоваться в качестве несущего элемента фундамента. Изготавливается в виде полых труб либо плит. Каждая свая входит замками в пазы предыдущей. Устанавливаются забивным методом оборудованием высокой точности. Особенность ‒ не подлежат демонтажу для повторного использования. Становятся внешним поясом для фундамента. Монтируются при возведении мостов, причалов, плотин. Длина железобетонных свай ‒ до 16 м. Процесс транспортировки осложняется большим весом и риском повреждения ‒ образованием на поверхности трещин.

 

Рис: а) железобетонная шпунтовая свая; б) шпунтовая плита с стыковочными пазами

Металлический шпунт

      Вертикальные стенки котлованов глубиной более 5-6 м крепят, как правило, металлическими шпунтами, обладающими большой прочностью и жесткостью. Металлический шпунт представляет собой прокатную конструкцию плоского, корытного или Z-образного профиля длиной от 8 до 22 м.

    Применяются многократно, прост в крепеже и транспортировке. Прочность и устойчивость к механическим повреждениям. Удобство демонтажа. Выбор моделей с разными техническими характеристиками в широком ценовом диапазоне.

         Область применения металлического шпунта обширна, он используется для укрепления котлованов и траншей, береговых линий и набережных, создания герметичных резервуаров в грунте либо на воде, в качестве стенок подземных этажей, для укрепления оползневых зон, при строительстве мостов и гидротехнических сооружений.

В зависимости от формы сечения выделяют следующие виды металлического шпунта:

· Зетовый шпунт

Рис: Металлический зетовый шпунт

В сравнении со стандартными корытообразными профилями Зетовый шпунт обладает большей полезной шириной, благодаря которой достигается уменьшение количества замковых соединений в шпунтовом ограждении и, как следствие, уменьшение его веса и сроков монтажа.

· Плоский шпунт

Плоский шпунт изготавливается из стали А-1 и С-38, длина таких изделий варьируется в диапазоне от 8 до 22 метров. Минимально допустимая прочность замкового соединения для плоского шпунта - 3000 кН/м, может достигать 5500 кН/м. Сфера применения плоского шпунта аналогична корытообразному профилю - укрепление набережных, котлованов, создание герметичных резервуаров.

· Трубчатый шпунт

Сфера применение трубчатого шпунта - гидротехническое, промышленно-жилищное и транспортное строительство. Он используется для укрепления котлованов и автодорог в местах, где от шпунтового ограждения требуется максимальная устойчивость. За счет того, что полости трубчатого шпунта в процессе погружения заполняются грунтом, стенка приобретает дополнительную устойчивость к горизонтальным нагрузкам. Длина трубчатого шпунта варьируется в диапазоне 6-24 метров, диаметр - от 530 до 1500 мм. Трубчатый профиль имеет сварную конструкцию, он изготавливается посредством приваривания к стальным трубам боковых замковых кромок.

Область применения:

Возведение гидросооружений; фиксация береговой линии водоемов от сдвигов; установка защитных стенок на свалках; строительство мостов, причалов; предотвращение оползня; защита стройплощадок от грунтовых вод.

Погружение вибропогружателем или ударной технологией.

*Шпунт из ПВХ

Преимущества: низкая стоимость элементов, малый вес, использование легкого оборудования для его погружения, коррозионная стойкость элементов, высокая огнеупорность, устойчивость к сезонным перепадам температур, не подвержены деформации от нагревания на солнце или изменению формы в холодные месяцы

Пластиковые, композитные элементы не нуждаются в смазке, меньше стираются.
Глубина погружения меньше, поэтому их быстрее и удобнее монтировать. По прочности, сроку службы они не уступают металлу и железобетону, но при этом дешевле. Однако подходят не для любого состава грунта.

           

Область применения:

· укрепление против эрозии мелиорационных каналов, берегов и водоемов;

· укрепление стен котлованов, сооружении террас при создании ландшафта;

· укрепление фундаментных траншей;

· строительство  ограждений, предотвращающих появление грунтовых вод во время дорожных работ;

· сооружение шахтных креплений или анкерных стен;

· использование элементов конструкций, охраняющих автомагистрали от оползней;

· создание элементов конструкций шлюзов автомагистралей;

· необходимости крепления берегов аварийных и испарительных резервуаров;

· строительство придорожных каналов;

· формирование скатов насыпных конусов предмостных конструкций.

Ограждение из буронабивных свай

                 Свая называется буронабивной, когда проходка скважин осуществляется в грунте выбуриванием и удалением грунта с последующей укладкой в нее бетонной смеси.

             Устойчивость грунта стенок скважин предопределяет технологию изготовления свай: без крепления стенок или с их креплением.

                   При отсутствии подземных вод в пределах глубины заложения свай их устройство может осуществляться в сухих скважинах без крепления их стенок, а в водонасыщенных грунтах с их креплением извлекаемыми обсадными трубами, глинистыми (бентонитовыми) или полимерными растворами, а в некоторых случаях по проекту - под избыточным давлением воды. В песках и обводненных грунтах недопустимо бурение опережающим забоем.

  Классификация:                     

- по форме (бывают цилиндрической формы одного или разного сечения, в том числе с уширением нижнего конца)

- по материалу: из бетонной смеси, из бетонной смеси с арматурой, цементно-песчаный раствор

- по способу армирования: армированные пространственными каркасами на всю длину сваи или на ее часть.

- по технологии изготовления: сваи, не требующие специальных мероприятий по креплению стенок скважин; сваи, стенки скважин которых удерживаются от обрушения глинистым раствором или избыточным давлением воды; сваи, изготавливаемые с креплением стенок скважин не извлекаемыми или инвентарными обсадными трубами.   

- В зависимости от грунтовых условий применяют следующие способы бурения скважин для устройства буронабивных свай: грейферный способ; способ бурения желонкой; вращательный (роторный) способ.