Технологии ООО "СТМ"
1. Устройство буронабивных свай под защитой глинистого раствора
Выполняется станками вращательного бурения и включает в себя следующие операции: • бурение скважины с использованием трехшарошечного долота; • крепление стенок скважины глинистым (бентонитовым) раствором плотностью 1,15 – 1,3 г/см3, оказывающим гидростатическое давление на стенки скважины (при этом циркулирующий в скважине глинистый раствор выносит разрушенную породу на поверхность); • бетонирование – выполняется подачей мелкозернистого бетона через буровой став (при диаметрах скважин до 350 мм) или через бетонолитную трубу, опускаемую до забоя скважины. Бетонирование ведут методом вертикально перемещающейся трубы (ВПТ), т. е. постепенно поднимая бетонолитную трубу. Обязательным условием является постоянное нахождение нижнего конца трубы ниже уровня поверхности бетона в скважине не менее чем на 1 метр. Поступая в скважину, бетонная смесь вытесняет глинистый раствор. В практике геотехнического строительства эта технология получила значительное распространение в связи с возможностью переоборудования под строительные цели отличающегося хорошей ремонтопригодностью и недорого (отсюда невысокие затраты на амортизацию) отечественного геологоразведочного бурового оборудования. Еще одним ее достоинством является отсутствие дополнительных осадок при ограниченном бурении скважин для устройства буронабивных свай в непосредственной близости от существующих зданий. Диаметр свай при данном способе изготовления обычно находится в пределах 151 – 600 мм, но в практике мостостроения известны случаи бурения скважин диаметром до 1200 мм.
2. Технология устройства свай с короткими проходными шнеками
Получила свое развитие в начале 90 х годов прошлого столетия на базе использования российского парка бурильных машин: ПБУ, ЛБУ, БГМ, УБГ-СГ, СБУ-100. Сегодня кроме отечественных буровых установок в городе работают машины среднего класса западных фирм Klemm, Soilmec, Casagrande, EGT, MDT. При работе в стесненных условиях плотной городской застройки в последнее время хорошо зарекомендовали себя бурильные машины на базе малогабаритных буровых установок Klemm, Soilmec SM400, Casagrande C6, MDT, позволяющие устраивать буронабивные сваи диаметром до 450 мм и длиной до 25 – 30 м. Технология по устройству свай с использованием коротких проходных шнеков заключается в погружении шнеков на проектную глубину, нагнетании бетона по внутренней трубе шнека с помощью бетононасоса при одновременном его извлечении и последующем погружении армокаркаса при помощи вибропогружателя в заполненную бетоном скважину. К преимуществам этой технологии относятся: отсутствие вибрации и ударов (что дает возможность работать вблизи существующих зданий), высокая несущая способность свай, высокая производительность (4 – 6 скважин глубиной 25 м в смену), хорошее качество заполнения скважины бетоном за счет подачи того под давлением, высокая точность постановки свай (весь процесс контролируется при помощи бортового компьютера). Данная технология оказывается вне всякой конкуренции на площадках с неравномерным напластованием грунтов. Однако есть у нее особенности, требующие повышенного внимания. Так, требуется особо тщательное выполнение операции разъединения проходных шнеков при их подъеме, во избежание образования шеек и заплывания скважины грунтом. При бурении через прослои тугопластичных или полутвердых суглинков или глин скорость проходки снижается, поэтому необходим контроль соотношения скорости проходки и частоты вращения шнека для исключения выноса из скважины на дневную поверхность лишнего грунта. При бурении имеет место влияние на массив грунта, что вводит ограничение на количество одновременно устраиваемых скважин при работе вблизи существующих зданий (конкретно их число определяется ППР на основании геомониторинга).
3. Технология непрерывного проходного шнека Или технология SOB-колонны, CFA, (от англ. continuous flight auger)
Впервые появилась в Санкт-Петербурге в 1997 году. Она использовалась французской фирмой «Солетанж Баши» при устройстве свай на строительстве Транспортно-коммерческого центра на Лиговском проспекте. Несмотря на предостережения геотехнической общественности, фирма не провела необходимых опытных работ и потерпела фиаско (были разрушены два здания). Кроме того, имело место нерасчетное поглощение бетона при подаче его в скважину. Так, при физическом объеме скважины – 7 м3, расход поглощения бетона последовательно выполненных свай составил – 16, 24, 38 и 56 м3. Данное обстоятельство заставило очень осторожно и технологически обоснованно внедрять технологию непрерывного проходного шнека на строительных площадках Санкт-Петербурга. Наиболее безопасным для окружающих зданий оказалось бурение со сравнительно небольшой частотой вращения рабочего органа и как следствие – со значительным крутящим моментом (такой вид бурения принято называть медленновращательным). Оно производится разными по конструкции рабочими органами на основе шнекового бура. Шнековый бур для медленновращательного бурения представляет собой механический бурильный инструмент, имеющий в качестве породоразрушающего элемента бурильную головку и шнек для аккумулирования и транспортировки на поверхность разрушенного грунта. Шнековые буры чаще всего изготавливают с одной (однозаходный), реже с двумя (двухзаходный) шнековыми спиралями. Торцы шнека, подверженные значительному износу, наплавляют износостойкими сплавами. Породоразрушающая бурильная головка имеет либо плоские, либо круглые резцы, а иногда комбинацию тех и других. Резцы снаряжены твердосплавными элементами, которые значительно повышают их износоустойчивость. В процессе эксплуатации, по мере износа они подлежат замене. Технология незаменима для грунтов, имеющих слои, существенно отличающиеся по прочности. Особенно она эффективна при проходке большой толщи песков, полутвердых и тугопластичных суглинков, когда изготовление свай уплотнения невозможно. Серьезным преимуществом является высокая производительность (до 7-9 свай глубиной 25 м в сутки) и высокое качество заполнения скважины бетоном, так как бетонная смесь подается под давлением при помощи бетононасоса. Необходимо обратить внимание на то, что при устройстве свай по технологии SOB-колонны (CFA) происходит тиксотропное разупрочнение грунта в околосвайном массиве, следствием чего введено ограничение по ее использованию вблизи существующих зданий, если модуль деформации грунта меньше 5 МПа, а угол внутреннего трения меньше 10 градусов. При устройстве буронабивных свай в водонасыщенных грунтах наиболее надежной защитой от обрушения стенок скважин при бурении является использование обсадных труб.
4.Технология устройства свай под защитой обсадной трубы
Наиболее распространенная в нашем регионе, она заключается в погружении инвентарной трубы с помощью вращателя и трубовкручивающего стола (осциллятора). Данная технология позволяет изготавливать буронабивные сваи диаметром 450, 600, 620, 700, 770, 880, 1000, 1200, 1500, 1800 мм. Известны примеры бурения скважин диаметром 1500 мм на глубину до 75 м. Наиболее глубокие в Санкт-Петербурге сваи (глубина бурения составила 47,5 м) были выполнены именно этим способом. При строительстве Ладожского торгового центра свая диаметром 880 мм глубиной 26 м, испытанная нагрузкой 8640 кН, показала осадку всего 16 мм. При строительстве второй очереди Невского Паласа было проведено испытание сваи диаметром 880 мм глубиной погружения 32 мна нагрузку 6200 кН (осадка составила 12 мм) и диаметром 620 мм с глубиной погружения 32 м на нагрузку 4200 кН (осадка – около 20 мм). Это подтверждает возможности данных свай нести высокие нагрузки от зданий или сооружений. Следует отметить, что при бурении в слабых водонасыщенных грунтах обсадная труба вкручивается с опережением относительно уровня выемки грунта (положения рабочего бурового органа). Таким образом формируется грунтовая пробка. Во избежание попадания грунта из-за трубного пространства внутрь скважины разницу хода между обсадной трубой и шнеком обычно принимают равной 3 – 4 м, иногда до 6 – 7 м (точно определяется ППР). В некоторых случаях при наличии напорных горизонтов подземных вод необходимо создание противодавленияв скважине посредством заполнения ее водой или глинистым раствором. Использование обсадной трубы позволяет перекрывать горизонты плывунных грунтов, обеспечивать безопасность ведения свайных работ, контролировать параметры буровой скважины, гарантировать высокое качество заполнения скважины бетоном. Данный вид свай является наиболее популярным среди транспортных строителей и мостостроителей в силу его высокой надежности. Для выполнения буронабивных свай по технологии бурения скважины под защитой обсадной трубы используются буровые установки фирм Bauer ряда BG (в Санкт-Петербурге работают BG 7, BG 14, BG 25, BG 28, BG 30, BG 36), Casagrande (B 130, B250), Junttan (PM 25, PM 26, PM 30). Обсадная труба представляет собой секции труб, жестко соединенных между собой, толщина стенки обычно составляет 40 мм. Скорость проходки зависит от рабочих характеристик вращателя (прежде всего, мощности) и конструкции бурового органа (зависит от вида грунта). Преимуществами данной технологии являются:
1. Отсутствие динамических и вибрационных воздействий на грунт, что делает возможным устройство свай вблизи существующих зданий и сооружений.
2. Высокая надежность современного оборудования позволяет безошибочно контролировать процесс бурения с достижением несущего слоя.
3. Возможность разбуривания или извлечения валунов.
4. Заполнение скважины производится через бетонолитную трубу, что исключает образование шеек при наличии в скважине арматурного каркаса.
5. В процессе бурения осуществляется прямой контроль соответствия фактических инженерно-геологических условий проектным, что позволяет исключить ошибки и найти оптимальное решение.
6. Возможность устройства уширения позволяет наиболее полно использовать несущую способность сваи. При устройстве свай по данной технологии особое внимание необходимо обратить на то, что во время прохождения водонасыщенных грунтов, во избежание выпора грунта в скважине, необходимо создавать или грунтовую пробку большой длины, или избыточное давление с помощью воды или глинистого раствора. Принимая во внимание невысокую производительность и возможность воспринимать значительные нагрузки, проектные решения могут обеспечивать полное использование несущей способности свай по грунту. В качестве примера можно привести конструкцию использования системы «свая-колонна», что существенно минимизирует затраты на фундирование. Для решения проблемы производительности инженерами фирмы Soilmec была разработана технология Double Rotary.
5.Технология двойного вращателя Double Rotary
Ее особенность – наличие системы двойного вращателя: верхний вращатель приводит в движение непрерывный проходной шнек, а нижний – поворачивает обсадную трубу в противоположном направлении. В Санкт-Петербурге для выполнения свай по данной технологии используются буровые машины фирм Soilmec CM120 и Bauer RTG-21. Возможны следующие размеры свай: 300, 350, 400, 450, 500, 550 мм. По окончании бурения по внутренней трубе проходного шнека из бетононасоса под давлением подается бетон. Технология двойного вращателя Double Rotary абсолютно безопасна при устройстве буронабивных свай вблизи существующих зданий. К преимуществам устройства буронабивных свай методом Double Rotary можно отнести:
1. Возможность ее применения для всех видов дисперсных грунтов (несвязные плотные грунты, илы, твердые глины).
2. Отсутствие шума и значимых вибрационных воздействий позволяет устраивать сваи вблизи существующих зданий.
3. Высокая производительность – до 24 свай глубиной до 25 м в смену.
4. Высокое качество заполнения скважины бетоном за счет подачи бетона под давлением.
5. Параметры бурения контролируются высокоточным бортовым компьютером.
6. Возможность выполнять конструкции «стена в грунте» из секущихся свай.
6.Технология Fundex.
Технология изготовления набивных свай с использованием винтового теряемого наконечника включает в себя погружение инвентарной трубы, на нижнем конце которой закрепляется теряемый винтообразный наконечник. Различие заключается в форме теряемого наконечника и принципе формирования ствола сваи. Шаг винтовых лопастей и их форма определяются расчетом в зависимости от свойств разбуриваемого грунта. В Санкт-Петербурге применяются две различные технологии устройства данного вида свай – Fundex и Junttan. Обе основаны на одном принципе, хотя используются разные типы бурового оборудования. Сваи Fundex изготавливаются установками вращательно-вдавливающего (извлекающего) действия (F12, F16, F 3500). Пятой будущей сваи служит «теряемый» чугунный винтовой наконечник, который выставляется на точку поверхности грунтового основания. Сваи с теряемым наконечником Junttan выполняются с использованием универсальных базовых машин PM 25, PM 26 или PM 30, оснащенных вращателем с вращающим усилием 40 тxм. К наконечнику с помощью специального соединения через тройную гидроизолирующую мягкую прокладку крепится нижний конец обсадной трубы, ее верхний конец зажимается в силовом рабочем органе бурового стола, перемещающегося по направляющей стреле. Скважина для будущей сваи создается путем вращательно-вдавливающего погружения до заданной отметки системы «наконечник – буровая труба». В процессе бурения грунт раздвигается в радиальном направлении от оси скважины и одновременно уплотняется. По достижении наконечником проектной отметки труба проверяется на отсутствие воды. В сухую инвентарную трубу через открытый верхний конец опускается арматурный каркас. Перед бетонной смесью для предотвращения ее расслоения в трубу подается порция праймера, состоящего из одной части цемента, одной части песка и одной части воды. После чего происходит порционное заполнение полости пластичным бетоном на мелком (5...20 мм) заполнителе с осадкой конуса 12...14 см посредством сбрасывания бетонной смеси из установленного на трубу бункера. Извлечение буровой трубы из грунта производится возвратным вращением с одновременным вытягиванием. Сваи Франки – буронабивные сваи, устраиваемые без выемки грунта, путем погружения инвентарных обсадных труб, нижний конец которых закрыт бетонной пробкой. Погружение трубы в грунт производится ударным способом до проектной отметки, далее трубу удерживают, предотвращая ее дальнейшее погружение, а пробку как бы вбивают в грунт, образуя тем самым уширение пяты сваи, диаметр которой в 1,5 – 2 раза превышает диаметр обсадной трубы. Порядок выполнения работ:
1. Установка обсадной трубы на точку бурения. Подача жесткой бетонной смеси в трубу и формирование пробки за счет ударов молота-трамбовки.
2. Бетонная пробка схватывается с обсадной трубой и при последующих ударах молота начинает погружение в грунт, увлекая за собой трубу.
3. После достижения проектной глубины обсадную трубу подвешивают на тросах и производят подачу жесткой железобетонной смеси. Ударами трамбовки выбивают пробку. Пробка втрамбовывается в грунт и образует уширенную пяту сваи.
4. Затем в трубу погружают арматурный каркас и производят бетонирование с постепенным извлечением обсадной трубы.
По материалам сайта stroit.ru