Современные технологии строительства и реконструкции зданий - Геннадий Бадьин

Рис. 3.9. Реконструкция 2-й сцены Мариинского театра СПб

Общие характеристики комплекса:

♦ вдавливающие устройства оснащены новыми зубчатыми инерционными полигармоническими самобалансными вибраторами, способными в широком диапазоне амплитуд и ускорений безударно и бесшумно (т. е. без динамических воздействий на окружающую среду) создавать вдавливающие усилия от десятков до сотен и даже тысяч тонн;

♦ конструкции универсальных погружающих устройств позволяют им быть как свободно подвесными на крюковых обоймах кранов, так и навесными – на широко распространенных копровых установках грузоподъемностью 3, 5, 10, 16 и 25 тс.

Первому направлению соответствует комплект модельного ряда высокопроизводительного унифицированного вибропробивного инъекционного устройства для изготовления железобетонных набивных свай без выемки земли.

Предлагаемые высокоамплитудные поличастотные погружающие устройства, оснащенные приводными вращающими механизмами, защищенными от внешних воздействий со стороны уплотняемого грунта, выгодно отличаются от существующих устройств тем, что способны обеспечить изготовление фундаментных колодцев в широком диапазоне диаметров и глубин, а также в несущих грунтах (без выемки самого грунта) при существенно большей производительности и меньших энергозатратах.

Отсутствие колебательных движений формообразующего корпуса при вдавливании его в грунт исключает утрамбовку грунта, что резко снижает лобовое сопротивление грунта и практически исключает передачу динамических нагрузок на близстоящие сооружения.

Был создан унифицированный ряд высокопроизводительных вибровдавливающих инъекционных устройств для изготовления колодцев (без выемки земли) и железобетонных набивных свай, например, – высокопроизводительное малоэнергоемкое навесное устройство, которое способно (без выемки земли) обеспечить: глубину колодцев (и сваи) – до 20 м; диаметры колодцев – 400, 530, 630, 820, 1020 и 1200 мм; время изготовления колодца и сваи – не более 15 мин; диапазон устанавливаемых мощностей – от 30 до 120 кВт; рабочий диапазон температур окружающей среды – от -25 °С до +40 °С. Источник энергии – сеть переменного тока напряжением 380/220 В, 50 Гц. Физический срок службы – не менее 10 лет. Расходы на материалы при эксплуатации – в среднем не более 10 000 руб. в год. Вибрационный и шумовой фон не превышает экологических норм.

Для погружения свайных элементов ныне известно значимое и широко применяемое до настоящего времени многообразие устройств (с использованием в качестве исполнительных зубчатых инерционных самобалансных вибраторов) ударного (вибромолоты), погружающего (вибропогружатели) и вдавливающего (комбинированные устройства) действия. Вибропогружающие устройства являются проверенным и отлично зарекомендовавшим себя оборудованием.

В Санкт-Петербурге применяют три типа свай в зависимости от инженерно-геологических условий площадки строительства (напластование, вид и характеристики грунтов):

♦ сваи, изготавливаемые с выемкой грунта;

♦ сваи, изготавливаемые с частичной выемкой грунта;

♦ сваи уплотнения, изготавливаемые без выемки грунта в результате его принудительного сжатия или вытеснения.

Способ устройства буроинъекционных свай по технологии Гидроспецстроя (микросваи)

Объем применения буроинъекционных свай (микросвай) за прошедшие годы вырос в десятки раз. Существенно обогатился опыт решения с их помощью сложных задач фундаментостроения. Разработаны новые технологические схемы устройства свай, создано новое отечественное и зарубежное оборудование, позволившее кардинально изменить ряд технологических операций и на этой базе повысить несущую способность свай и резко снизить трудоемкость изготовления.

В качестве Стандарта организации ЗАО «ПСУ Гидроспецстрой» приняты «Рекомендации по применению микросвай» или Стандарт организации СТО.

Рекомендации содержат классификацию свай в зависимости от их конструкции и технологии изготовления, указания по области применения, перечень технологического оборудования и материалов для изготовления свай, а также требования к расчету и проектированию фундаментов из микросвай (буроинъекционных свай).

Разнообразие конструкций и технологий устройства буровых свай диаметром до 35 см позволило выделить их в отдельный класс, названный в Рекомендациях «микросваями» по аналогии с американскими и европейскими нормами.

Микросваи (micropile по классификации Eurocode-7 и FHWA-SA -97-070 US) являются разновидностью буровых и набивных свай (по классификации СНиП 2.02.03–85). Они отличаются от традиционных буровых свай следующим:

♦ малым диаметром (d = 150–350 мм);

♦ большой гибкостью (L/d = 60—120);

♦ материалом ствола (мелкозернистый бетон);

♦ способом изготовления (инъекция бетонной смеси в скважину).

Микросваи, в зависимости от технологии их изготовления применяемой организации ЗАО «ПСУ Гидроспецстрой», подразделяются на следующие основные виды:

♦ сваи БИС (буроинъекционные сваи) – устраиваемые путем инъекции бетонной смеси в скважину без последующей опрессовки;

♦ сваи ГСС (Гидроспецстрой) – устраиваемые с опрессовкой свежеуложенной бетонной смеси дополнительной порцией бетонной смеси через устьевой тампон;

♦ сваи ПСШ – устраиваемые путем инъекции бетонной смеси в скважину через колонну «проходных секционных шнеков»;

♦ сваи micro CFA (Continues Flight Auger) – устраиваемые путем инъекции бетонной смеси в скважину через цельную колонну НПШ (непрерывно перемещаемых шнеков);

♦ сваи Геосмол (российский аналог свай Titan) – с буровой штангой, усиленной проволочной набивкой.

Технологические схемы устройства свай приведены на рис. 3.10—3.12.

Рис. 3.10. Буроинъекционные сваи, технологическая схема устройства ГСС:

I – бурение скважины шарошечным долотом с промывкой бентонитовым раствором;

II – извлечение буровой колонны;

III – замещение бурового раствора бетонной смесью;

IV – погружение армокаркаса и опрессовка сваи с устья.

1 – буровая колонна с шарошечным долотом;

2 – бентонитовый раствор;

3 – инъекционная труба;

4 – армокаркас

Рис. 3.11. Технологическая схема устройства свай ПСШ:

I – бурение скважины с применением проходных секционных шнеков;

II – извлечение буровой колонны с одновременной опрессовкой скважины через клапан шнека;

III – погружение арматурного каркаса в бетонную смесь.

1 – проходной шнек;

2 – клапан шнека;

3 – армокаркас

Рис. 3.12. Технологическая схема устройства свай micro CFA:

I – бурение скважины ввинчиванием буровой колонны НПШ (непрерывно перемещаемых шнеков);

II – извлечение без вращения буровой колонны с одновременным заполнением скважины через клапан шнека;

III, IV – погружение арматурного каркаса в бетонную смесь.

1 – буровая колонна НПШ;

2 – бетонная смесь;

3 – армокаркас

Стальные трубчатые сваи, открытые снизу

Применение открытых снизу стальных трубчатых свай способствует сокращению объемов и сроков производства строительных мероприятий, затрат рабочей силы и материала свай за счет более рационального функционирования поперечного сечения ствола под расчетной нагрузкой.

Рис. 3.13. Использование наконечников

Использование наконечников (рис. 3.13) позволяет расширить область применения трубосвай на большие их диаметры, на повышенные глубины погружения, труднопроходимые грунты и более полно использовать резервы трубосвай в части их несущей способности.

Способ сооружения пакета буронабивных свай

Под пакетом буронабивных свай понимается расположенная в заданном проектом геометрическом очертании последовательность устройства свай, например линейная, прямолинейная, криволинейная, замкнутого или разомкнутого очертания. Поставленная задача достигается тем, что в способе сооружения пакета буронабивных свай путем последовательного бурения ряда нечетных и ряда четных секущихся скважин для буронабивных свай на расстоянии, меньшем диаметра сваи, с последующим армированием буронабивных нечетных скважин каркасами из арматуры диаметром, на 10 · 15 % меньшим диаметра четного столба, и бетонированием. Первоначально бурят ряд скважин, армируют их каркасами, причем на двух диаметрально противоположных сторонах каждого каркаса для нечетных скважин со стороны, обращенной к месту размещения смежной четной скважины, по всей длине каркаса прикрепляют временными креплениями гибкие армированные рукава из воздухонепроницаемого материала, заглушенные снизу и имеющие снаружи антиадгезионное покрытие. Данное покрытие при бетонировании сваи заполняют газом или смесью газов до давления, не менее давления гидростатического столба бетонной смеси у основания сваи, и выдерживают их под давлением до отвердевания бетона с образованием в нем пазов с длиной дуги в поперечном сечении не более половины периметра армированного рукава, образующей по длине сваи участок эллиптической или круговой цилиндрической поверхности. После чего из рукавов стравливают газ и их извлекают из нечетных скважин, далее производят бурение четных скважин с использованием образованных в нечетных сваях пазов в качестве направляющих, их армирование и бетонирование в них четных свай (рис. 3.14). При этом в армированные рукава можно подавать газ или смесь газов, нагретых до температуры, превышающей температуру окружающей среды. Армированные рукава одного арматурного каркаса могут заполнять одновременно, предпочтительно, объединив их тройником с источником газа.