Сваи под защитой глинистого раствора
Способ бурения скважин под глинистым раствором впервые был применен в начале 1930-х годов при проходке вертикальных шахт.
В строительстве способ бурения скважин для набивных свай под защитой глинистого раствора был разработан в СССР по предложению С. А. Галустова в НИИ оснований и подземных сооружений (1953 г.). Этот метод теоретически обоснован в работах Н. М. Герсеванова.
В неустойчивых и водонасыщенных грунтах для удержания стенок от обрушения в скважинах создают внутреннее давление, превышающее наружное. Для этого в скважину постоянно доливают воду, чтобы ее уровень был на несколько метров выше уровня подземных вод, или заполняют скважины глинистым раствором.
Раствор обычно готовят из специальных тонкодисперсных бентонитовых глин, могут применяться и местные глины. Плотность раствора должна быть от 1,05 до 1,25 г/см3.
Глинистый раствор, имея объемный вес, больший, чем у воды, на любой глубине создает избыточное давление и тем самым удерживает частицы грунта на поверхности стенок скважины. Кроме того, частицы раствора закрепляют стенки, образуя небольшую, но устойчивую корку. При циркуляции раствора из скважины на поверхность выносится разрыхленная порода.
Бетонирование свай ведется методом вертикально перемещающейся трубы (ВПТ). По мере заполнения скважины раствор вытесняется.
В технологический процесс бурения скважин для свай под глинистым раствором входят следующие операции:
1. Установка бурового кондуктора (рис. 1, а).
2. Установка обсадного патрубка (рис. 1, б).
3. Посадка обсадного патрубка в скважину (рис. 1, в).
4. Начало бурения скважины в пределах устойчивых грунтов
(рис. 1.2, г).
(рис. 1.2, г).
5. Заполнение скважины глинистым раствором (рис. 1, д).
6. Бурение под защитой глинистого раствора (рис. 1, е).
7. Доливка в скважину глинистого раствора (рис. 1, ж).
8. Снятие кондуктора и обсадного патрубка (рис. 1, з).
Рис. 1. Бурение скважин в неустойчивых грунтах под защитой глинистого раствора
Для выполнения буровых работ на площадке должны быть емкость для глинистого раствора и отстойники для отработанной пульпы.
Разбуренная порода удаляется глинистым раствором с помощью грязевых насосов. Раствор выносит разбуренную породу и одновременно охлаждает буровой инструмент. По окончании бурения глинистый раствор оставляют в скважине во избежание обрушения и оползания стенок. Глубину скважины контролируют при помощи специального лота с грузом весом 2...3 кг, кроме того, контролируются диаметр скважины и наличие в ее устье обсадного патрубка. По результатам освидетельствования дается разрешение на установку армокаркаса.
Технология бетонирования свай под глинистым раствором включает следующие операции:
1. Установку обсадного патрубка (рис. 2, а).
2. Установку арматурного каркаса (рис. 2, б).
3. Установку стакана для бункера (рис. 2, в).
4. Опускание бетонолитной трубы (рис. 2, г).
5. Закрепление бункера на трубе (рис. 2, д).
6. Первый этап бетонирования скважины (рис. 2, е).
7. Продолжение бетонирования, когда нижние звенья бетонолитной трубы удалены (рис. 2, ж).
8. Заполнение бетоном скважины при подъеме бункера с бетонолитной трубой (рис. 2, з).
9. Удаление стакана (рис. 2, и).
10. Удаление обсадного патрубка (рис. 2, к).
11. Установку инвентарной опалубки оголовка (рис. 2, л).
12. Бетонирование оголовка сваи (рис. 2, м).
13. Снятие опалубки с оголовка (рис. 2, н).
Установленный в скважину каркас удерживают на обсадном патрубке в подвешенном состоянии при помощи металлических стержней.
Внутрь скважины на всю ее глубину устанавливают трубу для подачи бетонной смеси. При бетонировании скважин под глинистым раствором нельзя применять телескопические бетонолитные трубы, используемые для сухих скважин. Секционные трубы должны иметь герметичные стыки.
На бетонолитной трубе закрепляют бункер, емкость которого должна быть не меньше объема бетонолитной трубы. По мере заполнения скважины бетоном трубу перемещают краном вверх обеспечивая непрерывность процесса бетонирования. Уровень бетона в трубе во всех случаях должен быть выше уровня глинистого раствора в скважине, трубу заглубляют в бетон не меньше чем на 1 м.
В процессе бетонирования глинистый раствор вытесняется бетонной смесью по затрубному пространству к устью скважины, откуда отводится по лоткам в отстойник для очистки и повторного использования. При насыщении раствора цементом его сливают в отвал. При скорости восходящего потока глинистого раствора 0,6...0,7 м/с разбуренный грунт выносится на поверхность.
Бетонирование методом ВПТ ведут до выхода бетонной смеси на поверхность и затем удаляют загрязненный слой смеси. После удаления обсадного патрубка устанавливают опалубку и бетонируют оголовок сваи.
При выполнении работ недопустимы перерывы в бетонировании на срок, превышающий время начала схватывания бетона, возобновлении работ без надлежащей подготовки поверхности затвердевшего бетона и удаления загустевшего глинистого раствора.
Перерывы на срок, меньший периода начала схватывания бетона без выемки трубы, не препятствуют продолжению работ, но перед последующим бетонированием скважины необходимо обеспечить циркуляцию глинистого раствора, например, прямой промывкой через трубу, опущенную до забоя.
Циркуляция необходима для взвешивания глинистых частиц, выпадающих в осадок на дно, уменьшающих вертикальные и горизонтальные размеры уширения и создающих нежелательную прослойку между подошвой уширения сваи и материковым грунтом, на который она должна быть посажена.
Для облегчения бетонирования скважин их бурение следует вести с промывкой более легким и менее вязким раствором, который допустим для данных грунтов, а в отдельных случаях - водой.