Буронабивные сваи вибрационным способом
Буронабивные сваи вибрационным погружением обсадной трубы
СУТЬ МЕТОДА (технология)
Вибрационный метод устройства буронабивных свай наиболее эффективен по сравнению с другими способами при погружении элементов с относительно малой площадью поперечного сечения. В связи с этим наибольшее распространение вибрационный метод устройства буронабивных свай получил при погружении:
- металлического шпунта;
- обсадных труб и свай-оболочек;
- при буровых работах.
Работа вибропогружателей основана на резком снижении коэффициента трения между грунтом и поверхностью погружаемого (извлекаемого) элемента под действием возникающих колебаний.
Для устройства буронабивных свай обсадная труба с теряемым башмаком плоской или конусообразной формы (рисунок 1) погружается в грунт за счет вибрационного воздействия, создаваемого вибрационным погружателем, жестко закрепленным на верхнем торце обсадной трубы. После погружения в трубу устанавливается арматурный каркас и подается бетонная смесь; при подъеме трубы под давлением бетона башмак отделяется от трубы, и образующаяся полость заполняется бетоном.
По данной технологии можно изготавливать буронабивные сваи диаметром от 273 мм до 2000 мм, длиной до 20 м.
Рисунок 1 –Теряемый наконечник
ОБЛАСТЬ ЭФФЕКТИВНОГО ПРИМЕНЕНИЯ БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ
Эффект вибрационного воздействия в грунтах объясняется резким изменением механических свойств грунта под влиянием вибраций в зоне, примыкающей к погружаемой или извлекаемой буронабивной свае.
При вибропогружении буронабивной сваи происходит уплотнение грунта за счет вытеснения его в стороны в объеме сваи и повышение несущей способности буронабивной сваи. Зона смещения частиц грунта при вибропогружении в слабовлажных грунтах составляет 2,5—5 радиусов буронабивной сваи, а в водонасыщенных— 4—5 радиусов.
При погружении свай в водонасыщенные пески, вследствие вибрационного воздействия в зоне, окружающей погружаемую сваю, происходит разжижение песка и резкое снижение сил сопротивления погружению, которые по окончании вибрирования практически полностью восстанавливаются. В то же время в маловлажных грунтах сопротивление при вибрационном погружении сваи изменяется незначительно, что может вызвать трудности с проходкой.
Разжижение глинистых грунтов связано с тиксотропными свойствами глин. Зона, в которой проявляется тиксотропия при вибробурении глинистых грунтов, невелика, толщина ее не превышает нескольких миллиметров. Сопротивление глин сдвигу падает с увеличением частоты и амплитуды колебаний, но в меньшей степени, чем у песков.
Устройство буронабивных свай вибрационным способом наиболее эффективно в песчаных грунтах со степенью влажности 0,5 < G < 1 и глинистых грунтах – c показателем консистенции 0,25 < IL < 0,75. В лессовых грунтах и грунтах с включением крупнообломачных грунтов требуется предвварительное лидеоное бурение.
ОБОРУДОВАНИЕ
При вибрационном погружении элементов в грунт с помощью введения дополнительных знакопеременных сил и крутящих моментов можно существенно снизить необходимую для эффективного погружения постоянную составляющую силы, что дает возможность с помощью вибрационных машин относительно небольшой массы погружать в грунт элементы, сопротивление внедрению которых во много раз превосходит силу тяжести вибрирующей системы. При вибрационном погружении или извлечении, когда динамическое воздействие на сваю осуществляется жестко соединенным с ней вибровозбудителем, эффективность процесса определяется главным образом приложением к свае значительных периодических сил, которые совместно с постоянными силами (сила тяжести системы, безынерционное нажатие, усилие извлечения) обеспечивают перемещение сваи в грунте.
Для вибропогружения «Буровая компания «Дельта» использует машины следующих марок:
- ABI 10000 с вибратором VRZ 400
- BAUER RTG RG19T с безрезонансным вибратором MR 125V (рисунок 1)
Безрезонансные вибропогружатели, имеющие частоту колебаний 40-50 Гц, превышающую собственную частоту колебания зданий и сооружений, позволяют успешно работать в стесненной застройке рядом со зданиями и сооружениями, поскольку обеспечивают безрезонансные режимы работы, пониженную передачу вибрации в окружающую среду и пониженным шумом.
Рисунок 1 –Буровая установка BAUER RTG RG19T с безрезонансным вибратором MR 125V
При вибрационном погружении масса погружаемого элемента, как правило, не должна превышать 3-5 т, так как для наиболее эффективного погружения этим методом в условиях значительного лобового сопротивления отношение масс погружаемого элемента и ударной части вибромолота должно приближаться к единице. Применение вибромолотов с массой ударной части, превышающей 3-5 т, ограничивается долговечностью механизма, резко снижающейся с увеличением массы.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ УСТРОЙСТВА СВАЙ
После наводки установки на точку устройства сваи и установка теряемого наконечника и соединение его через гидроизолирующую прокладку с обсадной трубой производится (рисунок 3):
1) Проходка скважины на заданную проектную отметку путем вибрационного погружения обсадной трубы;
2) Визуальная проверка герметичности полости трубы на отсутствие в ней грунтовых вод и заполнение обсадной трубы бетоном через верхний торец с помощью бадьи или растворонасоса (с использованием при необходимости бетонолитной трубы);
3) При подъеме трубы под давлением бетона башмак отделяется от трубы, и образующаяся полость заполняется бетоном. При вибрационном извлечении трубы происходит уплотнение бетонной смеси в стволе скважины;
4) Вибрационное погружение арматурного каркаса в свежеуло- женный бетон сваи, каркас допускается устанавливать в трубу до ее заполнения бетоном;
5) Перемещение установки на следующую точку устройства сваи.
Рисунок 3 –Технологическая последовательность работ
При вибрационном погружении обсадной трубы следует непрерывно контролировать ее вертикальность. Извлечение трубы производится в вибрационном режиме, причем скорость подъема
ограничивается только грузоподъемностью амортизатора.
ПРЕИМУЩЕСТВА ВИБРАЦИОННОГО МЕТОДА:
- высокая скорость выполнения работ;
- экономичность;
- отсутвие отвального грунта;
- возможность выполнения работ в плотной городской застройке при использовании безрезонансных вибропогружателей.
Буронабивные сваи вибрационным погружением обсадной трубы
СУТЬ МЕТОДА (технология)
Вибрационный метод устройства буронабивных свай наиболее эффективен по сравнению с другими способами при погружении элементов с относительно малой площадью поперечного сечения. В связи с этим наибольшее распространение вибрационный метод устройства буронабивных свай получил при погружении:
- металлического шпунта;
- обсадных труб и свай-оболочек;
- при буровых работах.
Работа вибропогружателей основана на резком снижении коэффициента трения между грунтом и поверхностью погружаемого (извлекаемого) элемента под действием возникающих колебаний.
Для устройства буронабивных свай обсадная труба с теряемым башмаком плоской или конусообразной формы (рисунок 1) погружается в грунт за счет вибрационного воздействия, создаваемого вибрационным погружателем, жестко закрепленным на верхнем торце обсадной трубы. После погружения в трубу устанавливается арматурный каркас и подается бетонная смесь; при подъеме трубы под давлением бетона башмак отделяется от трубы, и образующаяся полость заполняется бетоном.
По данной технологии можно изготавливать буронабивные сваи диаметром от 273 мм до 2000 мм, длиной до 20 м.
Рисунок 1 –Теряемый наконечник
ОБЛАСТЬ ЭФФЕКТИВНОГО ПРИМЕНЕНИЯ БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ
Эффект вибрационного воздействия в грунтах объясняется резким изменением механических свойств грунта под влиянием вибраций в зоне, примыкающей к погружаемой или извлекаемой буронабивной свае.
При вибропогружении буронабивной сваи происходит уплотнение грунта за счет вытеснения его в стороны в объеме сваи и повышение несущей способности буронабивной сваи. Зона смещения частиц грунта при вибропогружении в слабовлажных грунтах составляет 2,5—5 радиусов буронабивной сваи, а в водонасыщенных— 4—5 радиусов.
При погружении свай в водонасыщенные пески, вследствие вибрационного воздействия в зоне, окружающей погружаемую сваю, происходит разжижение песка и резкое снижение сил сопротивления погружению, которые по окончании вибрирования практически полностью восстанавливаются. В то же время в маловлажных грунтах сопротивление при вибрационном погружении сваи изменяется незначительно, что может вызвать трудности с проходкой.
Разжижение глинистых грунтов связано с тиксотропными свойствами глин. Зона, в которой проявляется тиксотропия при вибробурении глинистых грунтов, невелика, толщина ее не превышает нескольких миллиметров. Сопротивление глин сдвигу падает с увеличением частоты и амплитуды колебаний, но в меньшей степени, чем у песков.
Устройство буронабивных свай вибрационным способом наиболее эффективно в песчаных грунтах со степенью влажности 0,5 < G < 1 и глинистых грунтах – c показателем консистенции 0,25 < IL < 0,75. В лессовых грунтах и грунтах с включением крупнообломачных грунтов требуется предвварительное лидеоное бурение.
ОБОРУДОВАНИЕ
При вибрационном погружении элементов в грунт с помощью введения дополнительных знакопеременных сил и крутящих моментов можно существенно снизить необходимую для эффективного погружения постоянную составляющую силы, что дает возможность с помощью вибрационных машин относительно небольшой массы погружать в грунт элементы, сопротивление внедрению которых во много раз превосходит силу тяжести вибрирующей системы. При вибрационном погружении или извлечении, когда динамическое воздействие на сваю осуществляется жестко соединенным с ней вибровозбудителем, эффективность процесса определяется главным образом приложением к свае значительных периодических сил, которые совместно с постоянными силами (сила тяжести системы, безынерционное нажатие, усилие извлечения) обеспечивают перемещение сваи в грунте.
Для вибропогружения «Буровая компания «Дельта» использует машины следующих марок:
- ABI 10000 с вибратором VRZ 400
- BAUER RTG RG19T с безрезонансным вибратором MR 125V (рисунок 1)
Безрезонансные вибропогружатели, имеющие частоту колебаний 40-50 Гц, превышающую собственную частоту колебания зданий и сооружений, позволяют успешно работать в стесненной застройке рядом со зданиями и сооружениями, поскольку обеспечивают безрезонансные режимы работы, пониженную передачу вибрации в окружающую среду и пониженным шумом.
Рисунок 1 –Буровая установка BAUER RTG RG19T с безрезонансным вибратором MR 125V
При вибрационном погружении масса погружаемого элемента, как правило, не должна превышать 3-5 т, так как для наиболее эффективного погружения этим методом в условиях значительного лобового сопротивления отношение масс погружаемого элемента и ударной части вибромолота должно приближаться к единице. Применение вибромолотов с массой ударной части, превышающей 3-5 т, ограничивается долговечностью механизма, резко снижающейся с увеличением массы.
ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ УСТРОЙСТВА СВАЙ
После наводки установки на точку устройства сваи и установка теряемого наконечника и соединение его через гидроизолирующую прокладку с обсадной трубой производится (рисунок 3):
1) Проходка скважины на заданную проектную отметку путем вибрационного погружения обсадной трубы;
2) Визуальная проверка герметичности полости трубы на отсутствие в ней грунтовых вод и заполнение обсадной трубы бетоном через верхний торец с помощью бадьи или растворонасоса (с использованием при необходимости бетонолитной трубы);
3) При подъеме трубы под давлением бетона башмак отделяется от трубы, и образующаяся полость заполняется бетоном. При вибрационном извлечении трубы происходит уплотнение бетонной смеси в стволе скважины;
4) Вибрационное погружение арматурного каркаса в свежеуло- женный бетон сваи, каркас допускается устанавливать в трубу до ее заполнения бетоном;
5) Перемещение установки на следующую точку устройства сваи.
Рисунок 3 –Технологическая последовательность работ
При вибрационном погружении обсадной трубы следует непрерывно контролировать ее вертикальность. Извлечение трубы производится в вибрационном режиме, причем скорость подъема
ограничивается только грузоподъемностью амортизатора.
ПРЕИМУЩЕСТВА ВИБРАЦИОННОГО МЕТОДА:
- высокая скорость выполнения работ;
- экономичность;
- отсутвие отвального грунта;
- возможность выполнения работ в плотной городской застройке при использовании безрезонансных вибропогружателей.