§ 6.2.5. Усиление фундаментов сваями в раскатанных скважинах

Достаточно эффективной является технология усиления фундаментов с применением свай в раскатанных скважинах. Скважины, выполненные такими снарядами, имеют повышенную устойчивость стенок и более высокую их плотность.

Раскатка скважин с целью уплотнения стенок грунта, прилегающих к скважине, осуществляется с применением специальных раскатчиков, которые представляют собой цельнометаллическую сварную или литую конструкцию, состоящую из смещенных и развернутых на определенный угол относительно друг друга цилиндров и усеченных корпусов. Они могут выполняться также из подвижных элементов, посаженных на общем валу, оси вращения которых смещены относительно продольной оси, что позволяет получить спиралевидную поверхность (рис. 6.26).

Рис. 6.26. Схемы рабочих органов раскатчиков скважин а - цельнометаллический со смещением цилиндров и усеченных конусов; б - с подвижными катками и взаимным смещением на 90-120°; в - с катками сложной геометрической формы; 1 - приводной вал; 2 - расшатывающие катки; 3 - диски; 4 - спиралевидная траектория раскатки; 5 - стены скважины; I - зона сочленения с приводным валом; II - зона, формирующая стенки скважины; III - элементы раскатки скважины; IV - конусообразная часть раскатчика

При внедрении рабочего органа в грунт и вращении его под давлением достигается уплотнение области грунта вокруг раскатчика, что способствует повышению несущей способности свай. Раскатка скважин - непрерывный процесс образования цилиндрическо-конической полости в грунте путем его уплотнения. Длина и диаметр (глубина) скважин принимаются в зависимости от инженерно-геологических условий. Для усиления фундаментов целесообразно использовать раскатчики скважин диаметром 200-300 мм при длине скважин до 4 м.

Они могут располагаться вертикально и наклонно. При устройстве свай в плотных грунтах возможно использование лидирующей скважины.

В зависимости от нагрузок и воздействий сваи армируются отдельными стержнями, каркасами или жесткой арматурой. Бетонирование производится бетоном класса не ниже В15 с уплотнением глубинными вибраторами.

В качестве базовых машин для раскатчиков используются отечественные экскаваторы на пневмоходу ЕК-12 и ТО-49. Гидравлическая система сочленения раскатчика со стрелой обеспечивает высокую мобильность системы и возможность устройства скважин под различным углом наклона (рис. 6.27).

Основные технические характеристики на базе ТО-49 и ЭК-12 показаны в таблице 6.7.

Таблица 6.7

№ п.п.	Характеристика	ТО-49	ЕК-12
1	Диаметр раскатчика, мм	До 250	До 300
2	Глубина раскатки скважин, м	До 8	До 8
3	Расположение скважин в пространстве	Вертикальное и наклонное ±30° к вертикали	Вертикальное наклонное, горизонтальное
4	Ширина захватки для раскатки скважин с одной стоянки, м	До 2,7	До 15

Рис. 6.27. Общий вид установки для раскатки скважин на базе экскаватора ТО-49

Отличительной особенностью технологии является возможность уплотнения прослоек слабых грунтов за счет дополнительного втапливания щебня, шлака и др. сыпучего материала. Это обеспечивает значительное повышение несущей способности за счет вовлечения в работу свай объема уплотненного грунта.

Инженерно-технологические изыскания проектирования и устройства свай должны содержать подробные сведения о состоянии, видах и физико-механических характеристиках грунтов под подошвой фундамента, наличии прослойки слабых, просадочных, насыпных, а также грунтов с повышенной влажностью. Материалы инженерно-геологических изысканий рекомендуется уточнять дополнительными исследованиями с шагом по глубине через 0,2 м с использованием установок статического зондирования.

Несущая способность свай оценивается как висячих с учетом расчетного сопротивления слоев грунта, соприкасающихся с боковой поверхностью. Методика расчета потока забивным сваям дана в соответствии со СНиП 2.02.03-85: где и - периметр цилиндрической сваи, м; h_i - толщина i-го слоя грунта основания по боковой поверхности цилиндрической и конической частей сваи; f_i - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания по боковой поверхности цилиндрической и конической частей сваи; E_i - модуль деформацииi-го слоя; ξ_r, K_i - коэффициенты, учитывающие расположение и физико-механические свойства грунта; i_p - наклон боковой поверхности конической части сваи.

Для усиления фундаментов внутренних стен, а также при работе в подвальной части зданий используется малогабаритная установка УРС-150, которая обеспечивает производство работ в стесненных условиях. Диаметр раскаточных скважин составляет 150 мм. Использование стандартных буровых штанг длиной 1,8-2,0 м позволяет получать скважины глубиной до 4,5 м.

При проектировании усиления фундаментов определяются расчетным путем диаметр, длина и размещение свай в плане. Технологическая эффективность такого метода усиления повышается при объединении тела фундамента со сваями путем устройства монолитного железобетонного ростверка.

Преимущества данной технологии состоят в улучшении физико-механических характеристик грунтов основания; обеспечении примерно равной несущей способности свай в плане фундаментов за счет повышения однородности грунтов околосвайного пространства; отсутствии вибрационных воздействий; возможности производства работ в эксплуатируемых и аварийных зданиях.

Расположение свай в плане фундамента должно учитывать необходимость устранения просадочных свойств грунта межсвайного пространства.