Контрольные вопросы

1. Какие методы применяют для устройства грунтоцементных свай?

2. В чем сущность струйной технологии устройства грунтоцементных свай?

3. Какой метод устройства грунтоцементных свай обеспечивает наи­более точное получение геометрических размеров сваи?

Глава 10 устройство пустотелых буронабивных свай

Одним из перспективных направлений совершенствования кон­струкций буронабивных свай является разработка методов устрой­ства пустотелых свай.

Применение сваи-оболочки вместо сваи сплошного сечения равного диаметра позволяет, как правило, принимать расчетное сопротивление основания по полному сечению оболочки. Это воз­можно благодаря образованию уплотненного грунтового ядра во внутренней полости сваи при ее погружении или путем устрой­ства железобетонной пробки (днища) в нижней части сваи после ее устройства. Таким образом, наибольший эффект от примене­ния пустотелых свай может быть получен в грунтах с низким рас­четным сопротивлением, а также при использовании высокопро­чных бетонов.

Незначительный объем применения пустотелых буронабивных свай объясняется технологическими трудностями устройства внут­ренней полости. Начиная с 60-х годов XX в. в США, Японии, СССР и других странах предложено (запатентовано) значитель­ное число оригинальных способов устройства буронабивных свай- оболочек. Однако оценка их эффективности затруднена, посколь­ку большинство из них не внедрено. И только незначительная часть имеет опытное, как правило, одноразовое внедрение.

Анализ опубликованных и запатентованных способов показы­вает, что большинство из них базируется на применении разли­чного вида сердечников (в том числе надувных), извлекаемых после бетонирования стенок сваи, или вибросердечников, извлекаемых в процессе подачи и уплотнения бетонной смеси.

Попытки применения надувных сердечников из эластичных материалов неоднократно имели место в отечественной практике и, как правило, заканчивались неудачно. Основная трудность здесь заключается в обеспечении проектного положения гибкого сер-^ дечника при бетонировании стенок оболочки с обязательным ис- > пользованием подвижной бетонной смеси.

Применение стального сердечника, устанавливаемого в сква­жину до бетонирования или вдавливаемого в бетонную смесь, предварительно загруженную в скважину, позволяет с достато­чной точностью выдержать геометрические размеры и осуществить уплотнение бетонной смеси с помощью навесных вибраторов, установленных на внутренней поверхности сердечника. Однако

здесь требуется осуществление специальных приемов, позволя­ющих извлечь сердечник без повреждения (обваливания) стенок оболочки. Предложено более десяти способов извлечения серде­чника после бетонирования или в процессе бетонирования сваи.

При этом подвижность бетонной смеси должна строго выдер­живаться в заданных пределах, согласованных с параметрами виб­раторов. Снижение подвижности приводит к недоуплотнению бе­тонной смеси, а увеличение — к возникновению повреждений при извлечении сердечника. Строго нормируется также время вы­держивания бетона до извлечения сердечника.

Для облегчения извлечения сердечника предложены различные конструктивные особенности. Например, был предложен серде­чник, состоящий из двух коаксиальных оболочек с циркулирую­щим внутри хладоносителем, позволяющий образовать на внут­ренней стороне стенок сваи ледяную корку. Сердечник извлекает­ся из бетона при оттаивании ледяной корки.

Рис. 10.1. Изготовление полой сваи с помощью вибросердечника с эла­стичной надуваемой оболочкой:

1 — эластичная оболочка; 2 — вибросердечник

Наиболее совершенное устройство для изготовления свай с помощью вибросердечника показано на рис. 10.1. К вибросерде­чнику 2 снизу прикрепили в сложенном виде герметичную элас­тичную оболочку 1, в которую подавали избыточное давление при извлечении сердечника. Оболочка расправлялась и удерживала от обрушения стенки скважины.

Ряд предложенных способов позволяет изготавливать полые сваи путем заполнения грунтом внутренней полости сваи одновремен­но с извлечением сердечника.

На кафедре МГСУ выполнены исследования по разработке тех­нологии изготовления полых буронабивных свай методом ради­ального прессования. Этот метод широко используется в завод­ской технологии для изготовления железобетонных труб (колец). Формование осуществляется с помощью вращающейся ролико­вой головки (рис. 10.2). Жесткая бетонная смесь, поступающая в скважину, прижимается к стенкам скважины под влиянием цен­тробежных сил и образует стенку оболочки заданной толщины. При этом ролики выполняют роль уплотняющего устройства, а цилиндрическое основание — роль заглаживающего элемента. Раз­работанный способ внедрен при строительстве промышленного предприятия в Караганде при устройстве свай диаметром 1,2 м и длиной 3 м в сухих глинистых грунтах.

. Для устройства пустотелых свай в опытном порядке опробован также метод виброгидропрессования, применяемый для изготов­ления высоконапорных железобетонных труб диаметрами

500. . 1 600 мм. Сущность метода заключается в том, что сразу пос­ле формования трубы с помощью навесных вибраторов между внут­ренней опалубкой (сердечником) и внутренней поверхностью трубы создают давление 3 МПа (сердечник имеет резиновый че­хол). В результате этого бетон подвергается прессованию, а попе­речная спиральная арматура получает предварительное напряже­ние при контролируемом увеличении диаметра внешней опалубки. После на­бора бетоном 70 % проектной про­чности давление снимают. Между тру­бой и сердечником образуется зазор

Рис. 10.2. Изготовление полой сваи мето­дом радиального прессования:

1 — стенка сваи; 2 — роликовая головка

2. .3 см, и сердечник легко извлекается из трубы. При устройстве опытной пустотелой буронабивной сваи с применением указан­ного метода использовали стальной сердечник, взятый с техно­логической линии по изготовлению труб диаметром 1,2 м. Серде­чник установили в скважину диаметром 1,37 м и глубиной 3,2 м. Верхнюю выступающую из скважины часть сердечника обтянули стальным листом с хомутами, чтобы исключить свободное рас­ширение резинового чехла при подъеме давления. Использовали бетонную смесь М 500 непосредственно с технологической линии по изготовлению труб. После укладки и уплотнения бетонной смеси под резиновый чехол подали избыточное давление 1,05 МПа. Вы­держка при данном давлении составила 1,5 ч. После снятия давле­ния и извлечения сердечника было измерено увеличение диамет­ра сваи-оболочки (по сравнению с исходным диаметром серде­чника с чехлом) в нижней части и на расстоянии 20 см от поверх­ности. Оно составило соответственно 12 и 38 мм. Качество бетона сваи (прочность и водонепроницаемость) оценивали через 28 сут с использованием ультразвукового тестера УК-1401 и прибора «Ага­ма». Испытания подтвердили соответствие бетона проектной мар­ке и водонепроницаемость не ниже W6.

Для широкого внедрения в производство приведенных мето­дов устройства пустотелых буронабивных свай безусловно необхо­дим значительный объем дополнительных исследовательских и проектно-конструкторских работ по созданию агрегатов, позво­ляющих в едином цикле осуществлять все составляющие опера­ции комплексного процесса устройства сваи.