Организация работ по бетонированию буронабивных скважин методом ВПТ

 

Для устройства надежных фундаментных опор высоконагруженных конструкций в сложных грунтах – мостов, эстакад, портовых сооружений и т.п. – необходимо применять технологию буронабивных свай под защитой обсадных труб больших (свыше 600 мм) диаметров. Эта технология позволяет обеспечить достаточную прочность стенок скважины, которая необходима для бетонирования сваи, заполняя ее бетонной смесью через горловину.

 

Часто на практике работы приходится выполнять в грунтах с высоким уровнем подземных вод. В этом случае действующими нормами СНиП использование свободного сброса бетона запрещено. Проблемы возникают и при увеличении глубины скважины большого диаметра – от уровня 35−40 метров. Для установки сваи в соответствующих сложных условиях применяется метод вертикально перемещаемой трубы (ВПТ).

 

 

Основные принципы технологии, последовательность рабочих операций

 

 

Чтобы исключить разбавление водой смеси, ее подачу организуют непосредственно на дно скважины. Для этого применяют герметичную колонну из стальных труб или одну секцию при глубине до 10 метров. Сверху закрепляют загрузочный бункер (воронку) с бетоном. Соединительное отверстие закрывают заслонкой с тросом. Внутри колонны устанавливают разделительную пробку (пыж).

 

Основные этапы технологического процесса:

 

• после удаления заслонки бетонная смесь вместе с пыжом опускается вниз;

• выталкиваемая вода удаляет мелкие загрязнения до плотного грунта;

• труба должна быть полностью заполнена смесью до выхода в скважину для компенсации давления воды;

• при правильном расчете расстояния от нижней кромки секции до дна скважины бетон немедленно после выхода формирует конус, который увеличивается изнутри;

• по мере роста уровня заполнения скважины, колонна поднимается.

 

В процессе выполнения работ бункер пополняется смесью, последовательно отделяются извлекаемые верхние секции.

 

 

Технологическое оснащение

 

 

Для подачи смеси применяются цельнотянутые или прямошовные стальные трубы диаметром от 200 до 325 мм длиной от 2000 до 5000 мм с толщиной стенок от 6 до 10 мм. На внутренних поверхностях должны отсутствовать наплывы и другие дефекты, препятствующие свободному перемещению бетонной смеси.

 

Стыки после сборки должны быть герметичными. Для выполнения этого требования могут использоваться водонепроницаемые прокладки из паронита или резины. Скрепление секций обеспечивается быстроразъемными соединениями с хомутом, который фиксируется клиньями.

 

Вместимость воронки рассчитывается не менее 1,5 объема колонны для загрузки раствора. Внешний диаметр – выбирается на 40−60 мм меньше по сравнению с внутренним диаметром устанавливаемых обсадных труб, чтобы обеспечить свободный выход вытесняемой бетоном воды.

 

Для перемещения бетонолитных труб при воспроизведении технологического процесса применяются механизмы, обеспечивающие точность подъема/ опускания не более 100 мм. Грузоподъемность должна соответствовать массе труб вместе с бункером при максимальном заполнении бетонной смесью. Этот показатель при расчете увеличивают на 25%. Соответствующий запас позволит преодолевать силы трения, возникающие при извлечении колонны из уложенного бетона.

 

 

Особенности метода ВПТ, дополнительная информация

 

 

Для правильного воспроизведения технологического процесса требуется обеспечить корректную подачу бетонной смеси в рабочую зону. Изучение тематических контрольных показателей и отдельных рабочих операций поможет исключить ошибки.

 

Скользящую пробку изготавливают из мешковины с заполнением опилками. Не рекомендуется применять полиэтиленовые пакеты и другие менее прочные конструкции. Следует помнить о том, что пыж должен сохранять целостность и форму до выхода из колонны. При сравнительно небольшой глубине бетонирования вместо этого приспособления можно установить на нижней секции трубы донный клапан с применением шарнирного соединения.

 

Расстояние от нижней кромки опускаемой бетонолитной трубы до дна скважины устанавливается в переделах 25±5 см. При выполнении этого условия первая порция смеси сформирует конус и предотвратит проникновение воды в колонну. Для определения соответствующей дистанции можно применить разметку на секциях. Лотом измеряется действительное значение глубины скважины.

 

Второй метод – опускание колонны из бетонолитных труб с зазором до дна 4±1 см. В этом случае можно будет зафиксировать полное заполнение конструкции по прекращению падения уровня смеси в бункере. На следующем этапе выполняется подъем системы на 20 см для выпуска пыжа.

 

Существенным для качества бетонирования является погружение трубы в смесь на определенный уровень в процессе подъема. Общие требования к этой особенности технологического процесса изложены в СП 46.13330.2012 «Мосты и трубы» (п. 8.14). Но точное определение показателя в документе отсутствует. Эти данные приведены в пункте 12.2.8 Свода правил 45.13330.2017 «Земляные сооружения, основания и фундаменты» – не менее 1,5 метра.

 

В типовой ситуации укладка смеси выполняется со скоростью не менее 4 метра высоты за час. После достижения контрольного уровня выполняется подъем и демонтаж секций бетонолитных и обсадных труб.

 

Высота укладки устанавливается как можно большей. Однако следует ее корректировать таким образом, чтобы смесь не начинала схватываться до подъема колонн. В процессе заполнения скважины обсадные трубы вращают периодически в разные стороны, что обеспечивает уплотнение смеси. Уровень бетона должен быть не менее чем на 200 см выше торца ножевой секции.

 

Для уплотнения смеси и улучшения контакта с грунтом обсадные трубы извлекаются с вращением. Применятся алгоритм последовательного поднимания и опускания с шагом 25±5 и 12±2 см соответственно.

 

Проверка параметров качества выполняется по пробам смеси, поступающей в каждой отдельной партии. Для соблюдения требований стандарта ГОСТ 1810−86 «Бетоны. Правила контроля прочности» (п. 2.1) в соответствующую товарную поставку должен быть включен материал, изготовленный по единой технологии в течение одной рабочей смены.

 

В очередной тематической статье нашего сайта дадим ответы на некоторые неочевидные прикладные вопросы, возникающие при производстве работ по методу ВПТ.