Буронабивные сваи

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию РФ

Владимирский Государственный университет

РЕФЕРАТ

по дисциплине «Основы проектирования и конструирования в ГХ»

на тему «Буронабивные сваи»

Владимир 2011

Содержание

буронабивная свая скважина порода

Введение

1. Виды буронабивных свай

2. Технология изготовления

3. Область применения

4. Классификация оборудования

4.1 По способу крепления скважин

4.2 По способу бурения скважин, виду рабочих органов и способу транспортировки разбуренной породы из скважины

5. Испытания буронабивных свай статической нагрузкой

Заключение

Список использованной литературы

Введение

Объем и состав изыскательных работ на строительной площадке определяют в программе, составляемой изыскательной и проектной организациями в соответствии с требованиями действующих норм и правил и других нормативных документов на изыскательные работы. Все виды инженерных изысканий для разработок проектов фундаментов из буронабивных свай следует выполнять в комплексе проектно - изыскательных работ. Если данные для определения вида свайных фундаментов могут быть получены из фондовых материалов, изыскательных и других организаций, изыскательные работы не проводят или проводят в сокращенном объеме.

В техническом задании на инженерные изыскания ориентировочную длину буронабивных свай для выбора глубины бурения разведочных скважин допускается определять по данным о грунтах, полученным из фондовых материалов ранее проведенных инженерно - геологических изысканий или по аналогам фундаментов смежных зданий и сооружений.

Для малоэтажных зданий и сооружений сельскохозяйственного назначения на буронабивных сваях - колоннах допускается ограничивать глубину бурения скважин на 2 м ниже проектируемой глубины устройства буронабивных свай - колонн. Для буронабивных свай, работающих только на выдергивание, глубину буровых скважин и зондирования при изысканиях допускается принимать на 2 м ниже концов свай.

1. Виды буронабивных свай

По материалу сваи разделяют на бетонные, железобетонные и сваи, ствол которых изготовлен из цементно - песчаного раствора; по форме - на цилиндрические, круглые постоянного или переменного сечения. Буронабивные сваи могут быть армированы каркасами или жесткой арматурой на всей длине ствола сваи или только на части её. Конструкция буронабивных свай может предусматривать уширение ствола в любом сечении, чаще у нижнего конца, устанавливаемого тем или иным способом.

2. Технология изготовления

На технологию изготовления буронабивных свай влияют геологические и гидрогеологические условия строительной площадки, а также тип применяемого оборудования. Поэтому при устройстве буронабивных свай могут встретится три случая : стенки скважин не нужно крепить, необходимо удерживать их от обрушения избыточным давлением воды или глинистым раствором и крепить их не извлекаемыми или инвентарными обсадными трубами. Буронабивные сваи в связных сухих и маловажных грунтах, например в лессовых, устанавливают следующим образом: буровой установкой, снабженной рабочим органом (шнековая колонна или ковшевой бур), действующим по принципу вращательного бурения, разбуривают скважину необходимого диаметра и глубины в зависимости от требований проекта и применяемого оборудования. Устье скважины от возможного обрушения обсаживают металлическим патрубком. Бурение ведут с периодической, по мере наполнения рабочего органа, выдачей грунта на поверхность в отвал, с последующей погрузкой в автотранспорт. После того, как забой скважины достигает проектной отметки, в нижней части или по длине скважины устраивают уширения (если это предусмотрено проектом) путем разбуривания полости с помощью уширителя. По окончании бурения скважину освидетельствуют. В необходимых случаях в скважину устанавливают арматурный каркас, затем её бетонируют литой бетонной смесью с осадкой конуса. Скважину бетонируют методом вертикально - перемещающейся трубы. Применяют бетонолитные трубы, как правило, секционные со стыками различных конструкций и телескопические. При устройстве свай по описываемой технологии к стыкам бетонолитных труб не предъявляют особых требований по герметичности, поэтому основная цель стыков - обеспечить быстрое и надежное соединение секций труб.

Примером таких соединений могут служить стыки, конструкция которых разработана в Укргидроспецфундаментстрое. Бетонную смесь в приемную воронку бетонолитной трубы подают непосредственно из автобетоносмесителя или из бетонного бункера. Бетонную смесь приготавливают на месте либо доставляют централизовано. По мере бетонирования бетонолитную трубу извлекают из скважины. При этом бетонную смесь в скважине уплотняют с помощью вибраторов, укрепленных на приемной на приемной воронке бетонолитной трубы. По окончании бетонирования скважины голову сваи формуют в специальном инвентарном кондукторе. По этой технологии изготавливают буронабивные сваи диаметром 400 - 1200 мм и длиной до 30 м. Такие сваи нашли применение в промышленном и гражданском строительстве.

Технологию изготовления буронабивных свай с креплением стенок скважин от обрушения избыточным давлением воды или глинистым раствором применяют при работе в неустойчивых обводненных грунтах. Скважины бурят вращательным способом, при проходке скальных включений и прослоек могут быть применены рабочие органы ударного типа (грейферы и долота). Стенки скважины в этом случае удерживают от обрушения глинистым раствором или избыточным давлением столба воды в скважине. Глинистый раствор, имея удельную массу 1,2 - 1,5 г/см3, гидростатическим давлением противодействует обрушению грунта в скважине. Этому же способствует и образование на стенках скважины глинистой корки вследствие фильтрации раствора в грунт. Крепление стенок скважины глинистым раствором - это освоенный и надежный способ. Но его применение при массовом устройстве буронабивных свай связано с необходимостью готовить и транспортировать по строительной площадке глинистый раствор. В процессе работ его надо восстанавливать, либо после использования удалять за пределы стройки. При этом нередко загрязняется строительная площадка. Кроме того, значительные затруднения возникают при использовании глинистого раствора в зимних условиях, а также затруднен контроль качества бурения скважин.

При креплении стенок скважин избыточным давлением столба воды, залитой в скважину выше уровня грунтовых вод, избыточный напор воды создает гидродинамический поток из скважины в окружающей грунт. При этом возникают силы, препятствующие обрушению и оплыванию стенок скважины. Необходимым условием производства работ является превышение уровня воды в скважине над уровнем грунтовых вод. Указанный весьма простой способ крепления стенок скважин является наименее надежным, требует безукоризненно четкой организации работ и весьма осложняется при использовании его в зимних условиях. После выполнения буровых работ и зачистки забоя в скважину устанавливают арматурный каркас и методом вертикально - перемещающихся труб бетонируют её, применяя литые бетонные смеси с осадкой конуса 16 - 20см. Бетонирование под воду осуществляют через секционные бетонолитные трубы с быстроразъемными стыками. Способ бетонирования и формования головы свай не отличается от способа бетонирования свай в сухих грунтах. По описанной технологии изготавливают сваи диаметром 600 - 1700 мм с уширениями до 3500мм и длиной до 30м.

Технологию изготовления буронабивных свай с креплением стенок скважин от обрушения обсадными трубами применяют практически в любых геологических условиях. Обсадные трубы для удержания стенок скважины могут быть оставлены в грунте при изготовлении сваи, однако наиболее рационально использовать инвентарные обсадные трубы, извлекаемые в процессе изготовления свай. Отдельные секции обсадных труб соединяют стыками специальной продукции, как например в станках «Беното», «Като» и некоторых других, а также с помощью сварки. Обсадные трубы погружают в грунт в процессе бурения скважины гидродомкратами при применении специального бурового оборудования, забивкой или вибропогружением. Скважины бурят вращательным или ударным способом. Технология устройства буронабивных свай с креплением стенок скважин обсадными трубами в зависимости от способа бурения различна. При ударном бурении по мере разработки скважин обсадную трубу погружают в грунт до проектной отметки, следуя за забоем или опережая его в зависимости от вида проходимых грунтов. При этом отдельные секции обсадочных труб наращивают по мере необходимости.

При вращательном способе бурения в начале на длину секции обсадочной трубы приходится пионерная скважина, в которую погружают обсадную трубу. Далее бурят следующий участок скважины и погружают в неё очередную секцию обсадной трубы. Таким образом бурение ведут до проектной отметки. После зачистки забоя и установки арматурного каркаса скважину бетонируют литой смесью с осадкой конуса 16 - 20 см. Бетонирование ведут методом вертикально - перемещающейся трубы. При этом, как и при бетонировании скважин под водой или глинистым раствором, применяют секционные бетонолитные трубы различных конструкций с герметичными стыками. В сухих скважинах бетонирование можно вести с помощью контейнера специальной конструкции.

Бетонная смесь поступает в приемную воронку бетонолитной трубы по лотку непосредственно из автобетоносмесителя или из накопительного бункера. По мере заполнения скважины бетоном обсадную трубу извлекают.

В наиболее сложных и ответственных случаях скважины бетонируют методом восходящего раствора или комбинированным, заполняя методом восходящего раствора нижнюю часть скважины ниже уровня грунтовых вод, а верхнюю - методом вертикально - перемещающейся трубы. При этом трубу для подачи раствора при бетонировании методом восходящего раствора помещают в бетонолитную трубу и извлекают при переходе на бетонирование методом вертикально - перемещающейся трубы. Специальная система гидродомкратов, смонтированных на буровом станке, сообщает колонне обсадных труб возвратно - поступательное и вращательное движения, тем самым дополнительное уплотняя бетонную смесь. При отсутствии воды в скважине и длине свай до 10 м в отдельных случаях бетонирование выполняют свободным сбросом бетонной смеси в скважину. По окончании бетонирования скважины формируют головы свай. Буронабивные сваи по описанной технологии изготавливают диаметрами 880 - 1200 мм, длиной до 35 м.

3. Область применения

Опыт устройства буронабивных свай позволяет рекомендовать следующие наиболее рациональные области их применения. Сваи с уширениями и без них с различного вида креплением стенок скважин устраивают под здания и сооружения любого назначения (производственные, общественные, жилые и др.) при больших сосредоточенных вертикальных и горизонтальных нагрузках на площадках со сложными геологическими условиями строительства, в том числе : при резком изменении отметок залегания плотных грунтов (несущий слой под нижними концами свай) в пределах строительной площадки; при необходимости прорезки сваями насыпей с твердыми включениями (в виде остатков разрушенных частей каменных, бетонных, железобетонных конструкций и т. п.) или прорезке грунтов природного сложения (твердых глин), слоев с часто встречающимися валунами и т. п., не позволяющими выполнять забивку или вибропогружение свай; в стесненных условиях городской застройки и т. п.; вблизи существующих зданий и сооружений, в которых могут возникнуть недопустимые деформации элементов несущих конструкций или оборудования при забивке или вибропогружении свай; в оползневых районах.

Сваи длиной менее 10 м рекомендуется применять под малые или средние нагрузки (для малоэтажных жилых и сельскохозяйственных зданий). Не рекомендуется устанавливать буронабивные сваи в вечномерзлых грунтах, а также при наличии сильно агрессивных грунтовых или производственных вод. Буронабивные сваи без крепления стенок скважин следует устраивать, когда строительная площадка сложена глинистыми грунтами твердой, полутвердой и тугопластичной консистенции (в том числе глинистыми просадочными и набухающими грунтами); положение уровня грунтовых вод в период строительства ниже пяты сваи. Буронабивные сваи, для устройства которых требуется крепление стенок скважин глинистым раствором или избыточным давлением воды в скважине, для гражданского строительства применять не рекомендуется. Буронабивные сваи длиной до 50 м, при изготовлении которых необходимо крепить стенки скважин обсадными трубами, рекомендуется устраивать, когда строительные площадки сложены водонасыщенными неоднородными глинистыми грунтами текучей консистенции с прослойками песков и супесей. Буронабивные сваи длиной до 60 м, устраиваемые с помощью специальных станков с инвентарными стальными обсадными трубами, рекомендуется применять на строительных площадках, сложенных любыми грунтами.

Буронабивные сваи в сейсмических районах допускается устраивать по технологии, предусматривающей использование неизвлекаемых металлических обсадных труб. Исключение могут составлять объекты, на которых обеспечен постоянный и эффективный контроль качества изготовления свай на всех стадиях, осуществляемый специализированными организациями.

4. Классификация оборудования

4.1 По способу крепления скважин

Установки, применяемые в условиях, не требующих применения специальных мер для крепления скважин, а также установки, при бурении которыми стенки скважины удерживают от обрушения избыточным давлением воды или глинистым раствором. При изготовлении буронабивных свай этим способом устье скважин крепят от обрушения металлическим обсадным патрубком;

Установки, использование которых связано с защитой стенок скважин от обрушения неизвлекаемыми или инвентарными трубами, погруженными в грунт и извлекаемыми тем или иным способом в зависимости от конструктивных особенностей буровой установки. В обоих случаях при необходимости технологией работ может быть предусмотрено устройство уширения в нижней части скважины.

4.2 По способу бурения скважин, виду рабочих органов и способу транспортировки разбуренной породы из скважины

Установки вращающего бурения с периодическим извлечением разрушенного грунта в замкнутом объеме рабочего органа. Грунт разрушают ножами, расположенными в нижней части рабочего органа. Привод его осуществляют от буровой штанги или непосредственно от двигателя, вынесенного к рабочему органу. По этому принципу работают также некоторые механизмы для устройства уширений;

Установки ударного бурения, рабочими органами в которых служат грейфер типа «Хаммер Граб», долото, шарошка;

Установки шнекового бурения, имеющие рабочие органы с периодическим извлечением грунта на поверхность, где они освобождаются от грунта под действием центробежной силы, и рабочие органы с непрерывным извлечением разбуриваемого грунта. В машинах, оснащенными рабочими органами такого типа, разрушенный грунт подают от забоя на поверхность по спирали шнека. При этом процесс разрушения грунта в забое сочетается с транспортировкой его на поверхность, что обусловливает более высокую производительность этих установок;

Установки вибробурения, которыми бурение скважин осуществляют погружением обсадной трубы с закреплением снизу желонкой, упирающейся в специальные сухари, препятствующие ее перемещению вверх под влиянием реакции со стороны забоя. Труба погружается под влиянием реакции со стороны забоя. Труба погружается под действием виброимпульсов от вращающихся дебалансов. Последние расположены вокруг трубы внутри встроенных камер хомута. Хомут может перемещаться вдоль трубы по мере ее погружения. После заполнения желонки разрушенным грунтом сухари отводят в стороны и желонку извлекают на поверхность для опорожнения. Машины этого типа можно использовать при устройстве фундаментов, для бурения на воду и при проведении изысканий;

Установки всасывающего бурения с обратной промывкой скважин целесообразно выделить в самостоятельную группу, так как они имеют рабочие органы особой конструкции. Схема транспортировки разрушенной породы принципиально отличается от выше описываемых схем. Стенки скважин удерживают от обрушения давлением столба воды в скважине или инвентарными обсадными трубами. Установки применяют при устройстве отдельных опор, фундаментов, противофильтрационных стенок и т. п. Работы можно вести в несвязанных, глинистых и даже скальных грунтах.

В установках этого типа применяют следующие механизмы перемещения : гусеничный, пневматический, шагающий, рельсовый, катки, понтоны и комбинированные. Привод у них может быть электрический, двигатели внутреннего сгорания или поровой.

5. Испытания буронабивных свай статической нагрузкой

Статические испытания буронабивных свай следует проводить до начала массового изготовления свай на объекте. Целью статических испытаний являются определение истинной несущей способности буронабивных свай в конкретных геологических условиях и уточнение по результатам испытаний общего числа свай и их параметров. Статические испытания должны проводиться в соответствии с требованиями ГОСТа. Испытаниям подлежат до 1% свай общего их числа на объекте, но не менее двух в одинаковых грунтовых условиях. При существенном изменении геологических и гидрогеологических условий в пределах одной площадки опытные сваи необходимо испытывать в наиболее неблагоприятных грунтовых условиях. Допускается не проводить статических испытаний буронабивных свай, если имеются данные о результатах статических испытаний буронабивных свай, проведенных в аналогичных условиях на соседних площадках. Опытные буронабивные сваи испытывают после набора бетона стволов свай прочности равной 70% расчетной, но не ранее 28 дней после их изготовления. Статические испытания свай заключаются в постепенном загружении ее статической нагрузкой и измерении осадок свай от этой нагрузки. Опытную сваю погружают ступенчато - возрастающей нагрузкой. Величины ступеней нагрузки назначают в размере 1/10 - 1/15 ожидаемой величины предельной нагрузки. За осадками сваи начинают следить после приложения очередной ступени нагрузки до условной стабилизации осадок, которая характеризуется разностью в величинах осадки, равной не более 0,1 мм за последние два часа наблюдений. Осадки фиксируют с погрешностью не более 0,1 - 0,01 мм с помощью прогибомеров. После доведения нагрузки до предельной (определяется в соответствии с действующими строительными нормами и правилами) сваи разгружают так же ступенями, но равным удвоенным ступеням загрузки. Данные наблюдений за осадками свай записывают в журнал испытаний.

Несущую способность сваи и ее нормативное сопротивление по результатам статических испытаний определяют в соответствии с требованиями действующих строительных норм и правил. Выбор оборудования для проведения статических испытаний зависит от принятого способа нагружения сваи. В настоящее время применяют следующие способы нагружения : укладка груза на платформу, устанавливаемую на сваю, использование гидравлических домкратов в сочетании с пригрузочной платформой или анкерными сваями, применение натяжных муфт или лебедок. Наиболее распространен способ испытаний с использованием гидравлических домкратов и передачей усилий через специальный стенд на анкерные сваи.

Для фиксации осадок сваи устраивают специальную реперную систему, состоящею из стоек и ригелей, на которых крепят прогибомеры. Документация на проведение статических испытаний свай должна содержать:

· техническое задание, разрабатываемое проектной организацией;

· проект производства работ;

· план строительной площадки с указанием на нем испытаемых и анкерных свай;

· геологический разрез площадки и физико - механические характеристики грунтов.

Заключение

Буронабивные сваи применяются при строительстве зданий без подвальных помещений, что исключает рытье котлована. Их можно использовать как ограждающие конструкции котлованов - это позволяет не нарушать основания под соседними, близко расположенными объектами.

Применение технологии буронабивных свай позволяет кардинально снизить уровень шума. Она настолько бесшумна, что позволяет в радиусе двух метров от машины спокойно разговаривать и слышать собеседника - можно работать в любое время суток без дискомфорта для окружающих.

Важным достоинством адаптированной для жилищного строительства технологии буронабивных свай является способность выдерживать повышенные нагрузки, что позволяет возводить здания высотой до 250 метров.

На этапе строительно-монтажных работ основным достоинством является существенное сокращение сроков строительства, что актуально как для инвестора, так и для подрядчика.

Применение технологии буронабивных свай уменьшает объем земляных работ, сокращает количество арматуры, уменьшает количество свай, дает возможность работать круглосуточно в три смены. Мобильность буровой техники обеспечивает высокие темпы работ: сокращается продолжительность свайных работ, и строительство обходится дешевле.

Технология производства буронабивных свай позволяет сооружать как отдельно стоящие столбы, так и стены из свай. Область применения таких фундаментов широка - это и мостостроение, и гражданское (высотное) строительство, и строительство тоннелей, переходов, подземных пространств. Они подходят для установки деревянных домов и бань, а также для домов каркасной и панельной конструкции.

Список использованной литературы

1. ГОСТ 22690-88. Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля.

2. Саурин, А.И., Рекомендации по проектированию и устройству набивных свай в раскатанных скважинах /А.И. Саурин. - ГУП НИИОСП им. Н.М. Герсеванова. М., 2000. - 234с.

3. Саурин, А.Н., Редькина, Ю.В., Сваи в раскатанных скважинах / А.Н. Саурин, Ю.В. Редькина // Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. - 2005.- № 12. - С.12-17.

Размещено на Allbest.ru