Технология изготовления буронабивных свай появилась в начале прошлого века. В настоящее время, когда доступно все более мощное оборудование и стенки скважин укрепляются бентонитовым или полимерным раствором, она может быть использована для установки фундаментных свай диаметром до 4000 мм и глубиной до 100 м. Рассмотрим ее применение на практике с помощью оборудования и рекомендаций Soilmec (Италия).
Технология
Буронабивные сваи большого диаметра представляют собой фундаментную конструкцию, характеризующуюся цилиндрической формой с диаметром более 600 мм. Они устанавливаются путем выемки грунта с помощью роторного бурового оборудования с полным удалением почвы и сооружаются на месте строительной площадки заливкой бетона в скважину.
Этапы рабочих операций
Для стабилизации скважины можно использовать три метода:
- Сухой. Если грунт устойчив, можно избежать операций по стабилизации.
- Мокрый. Используется буровой раствор (бентонитовый и полимерный) для заполнения скважины во время бурения и предотвращения обрушения стенок скважины.
- Применение специальной оболочки. Используются обсадные трубы для поддержания скважины в стабильном состоянии.
Следующим шагом является установка сваи. Сначала в скважину опускается арматурный каркас, а затем заливается бетон. Каждый из этих методов имеет свои области и области применения.
Сухая выемка грунта
Процесс строительства состоит из бурения скважины, удаления сыпучего материала, установки арматурного каркаса и бетонирования шахты.
Работа со специализированными растворами
При бурении через рыхлый грунт или очень мягкую глину ниже уровня грунтовых вод для стабилизации стенок скважины используются специальные бентонитовые или полимерные растворы. Благодаря большему удельному весу суспензии по сравнению с водой и ее способности создавать водонепроницаемый слой на стенках скважины, при нанесении на высоту более метра над уровнем грунтовых вод, она помогает сделать шахту водонепроницаемой, предотвращая разрушение стенок.
Буровой раствор производится на месте с использованием специальных смесительных установок. Для его приготовления используются следующие пропорции (на 1000 л воды):
• бентонит – 30-70 кг;
• полимер – 0,5-3 кг.
Важно иметь постоянный запас рабочей смеси на стройплощадке на случай внезапного снижения ее уровня, если рабочие столкнутся с несвязным, особенно рыхлым грунтом или подземными полостями.
Для эффективной стабилизации скважины суспензия должна обладать определенными реологическими характеристиками, такими как плотность, вязкость и содержание песка. Эти параметры необходимо периодически проверять.
После завершения буровых работ дно скважины очищается с помощью специального инструмента. Также выполняется извлечение шлама с применением центробежного насоса.
В очистной установке суспензия проходит через ряд вибрационных сит и гидроциклонов, которые отделяют ее от остатков почвы перед подачей обратно в скважину. Этот процесс осуществляется в непрерывном цикле, поэтому уровень суспензии в скважине остается неизменным.
Работа с обсадными трубами
Если использование буровых растворов невозможно, скважины можно закрепить временными обсадными трубами. Они устанавливаются в грунт с помощью поворотной головки буровой установки (на глубину до 15-20 м). Как правило, описанные выше методы неэффективны на глубинах более 20 м, а временная колонна может приводиться в движение только с помощью специального гидравлического оборудования, называемого «обсадным столом».
Работа с инструментом
Сегментная обсадная колонна используется в качестве временной или постоянной опоры для системы буронабивных свай с более неустойчивыми грунтами. Шнек используется на этапе бурения и может быть установлен и извлечен с помощью буровой установки. Под поворотным устройством установлена большая приводная часть обсадной колонны для соединения первых 1,5 м конструкции.
Грунт удаляется с помощью буровых инструментов, таких как шнек или буровые ковши. Секции соединяются с помощью механического крепления до тех пор, пока не будет достигнута желаемая длина. На этапе бетонирования опалубка извлекается сегментами с помощью рабочей установки.
Метод сегментной опалубки может применяться для фундаментных свай, секущих свай и смежных подпорных стен.
Существует два типа обсадных колонн:
- Временная опалубка – используется для удержания стенок скважины на время, достаточное для заливки жидкого бетона. Она остается на месте до тех пор, пока смесь не будет залита до уровня, достаточного для того, чтобы выдерживать давление грунта и грунтовых вод.
- Несъемная опалубка остается в скважине и становится неотъемлемой частью фундамента. Примером использования метода является случай, когда необходимо проложить просверленную шахту через воду.
Установка арматурного каркаса
Стальной арматурный каркас устанавливается в шахту с помощью подъемного крана соответствующей грузоподъемности. По мере его опускания на внешнюю сторону конструкции накладываются бетонные или пластиковые прокладки, обеспечивающие надежное покрытие и правильное расположение.
Каркас подвешивается на расстоянии 15-20 см от дна ямы. По запросу он может быть оснащен железными трубами диаметром 2 дюйма с внутренней стороны для проведения неразрушающих ультразвуковых испытаний.
Заливка бетона
После установки каркаса скважина заполняется бетоном. Для этого по центру шахты опускается колонна стальных труб с внутренним диаметром не менее 250 мм. Как правило, конструкция состоит из секций длиной 2 или 3 метра, которые соединяются друг с другом до тех пор, пока не достигнут дна скважины. В верхней части колонны устанавливается воронка.
Бетон стекает по трубам и, достигнув дна, начинает заполнять отверстие, поднимаясь обратно вверх. Благодаря значительной разнице в плотности между двумя жидкостями, загрязненный раствор не смешивается с бетоном, а выталкивается к поверхности, где собирается в специальные шламовые ямы и готов к повторному использованию. По мере подъема смеси в скважине колонну укорачивают, чтобы обеспечить одновременное погружение трубопровода во влажный бетон не более чем на 3-4 м.
Обрезка опор
По истечении времени отверждения бетона вокруг группы фундаментных свай производится выемка грунта. Оголовки свай обрезаются, оставляя только арматурные стержни.
Логистика на стройплощадке
На типичной строительной площадке для строительства буронабивных свай с использованием суспензии используется следующее оборудование:
А - гидравлическая буровая установка;
Б - бульдозер или экскаватор-погрузчик для вывоза вынутого грунта за пределы рабочей зоны;
В - установка для производства суспензии;
D - установка для удаления жидкого раствора;
E - сервисный кран для установки стального арматурного каркаса в скважину и перемещения колонны труб для заливки бетона.
Буровые инструменты
Тип и конфигурация буровых инструментов выбираются в зависимости от характера и геомеханических характеристик грунта, который предстоит выкапывать.
Для бурения несвязного грунта или глины средней плотности можно использовать шнек или ковш.
Шнек состоит из центрального вала с приваренным к нему фланцем спиральной формы (ребордой). Режущие кромки его имеют клиновидные зубья. Увлажненный вынимаемый грунт часто может провалиться обратно в яму при извлечении инструмента.
Ковш состоит из полой цилиндрической секции, снабженной люком в нижней части с прорезью, который шарнирно прикреплен к одному концу цилиндра. К краю – приварены режущие зубья. Они помогают загружать грунт, а также предотвращают его выпадение при извлечении инструмента. После подъема на поверхность грунт выгружается.
Ковш идеально подходит для извлечения рыхлого, несвязного грунта или мягкой глины ниже уровня грунтовых вод.
При бурении сильно уплотненного глинистого или каменистого грунта можно использовать буровой шнек или специальный колонок. Зубья в этом случае имеют не клиновидную, а коническую форму. Они установлены на держателях, что позволяет им вращаться вокруг оси. Это обеспечивает равномерный износ режущего наконечника.
При бурении пластов с очень твердыми породами наиболее подходящим буровым инструментом является колонковый бур. Это по сути – ковш без люка в нижней части, снабженный режущими зубьями по всему нижнему краю.
Каким бы ни был используемый сверлильный инструмент, он соединяется с колонковой планкой с помощью муфты.
Оборудование Soilmec
В линейке SR отражен более 45-летний опыт компании в профильной деятельности.
Полный ассортимент буровых установок с грузоподъемностью от 20 до 140 тонн, разработан для удовлетворения потребностей в установке буронабивных свай. Многофункциональные машины способны выполнять различные технологические операции благодаря быстрому переоборудованию.
Буровые установки SR - это самомонтирующееся, легко транспортируемое оборудование, способное приводить в движение обсадную колонну с помощью поворотных механизмов и поршней/лебедки или в сочетании с обсадным столом.
Они оснащены системой DMS (Drilling Mate System) на панели с сенсорным экраном для мониторинга и управления характеристиками буровой установки и рабочими параметрами.
Обращайтесь в ООО «БУРСЕРВИС» для приобретения и аренды специализированных инструментов, которые применяются в технологии БНС.
