Усиление оснований НРС / Общие сведения

Некоторые особенности применения набивных свай в раскатанных скважинах при строительстве промышленных объектов

Область применения: фундаментостроение

Исполнитель: НИИОСП им. Н.М. Герсеванова

Соисполнитель: ЦНИИОМТП

Авторы: А.Н. Саурин, Ю.В. Редькина (ООО НПП «Основание», Липецк); Б.В. Жадановский (ЗАО ЦНИИОМТП); Ю.А. Багдасаров (ГУП НИИОСП им. Н. М. Герсеванова)

ООО НПП «Основание» при технической, методической и консультационной помощи ЗАО ЦНИИОМТП и ГУП НИИОСП им. Н.М. Герсеванова в течение 16 лет выполнило на нескольких десятках объектов промышленного и гражданского назначения более 83 тыс. набивных свай в раскатанных скважинах (НРС), включая почти 15 тыс. на промышленных объектах. Устройство НРС осуществлялось в сложных грунтовых и построечных условиях, в том числе действующих производств.

НРС имели следующие отличия:

  • расположение в пространстве (вертикальные, наклонные);
  • сопряжение с фундаментом (жесткое, через разделительный буферный слой);
  • материал заполнения раскатанной скважины (рис. 1).

Из общего количества НРС наиболее часто применяли грунтовые (щебенистые) сваи - около 76 %. Доля остальных составила: бетонные — 8 %, бетонные с армированием — 6 %, комбинированные с армированием — 4 %, бетонные с армированием и уплотненным забоем — 3 %, другие - 3 %. 

Показатель

Раскатчик скважин

сложной конструкции

упрощенной конструкции

Стоимость изготовления, тыс. р.

420

60

Ресурс раскатки до капитального ремонта, м

90

1500

Стоимость капитального ремонта, р.

1000-8000

50-600

Затраты времени на капитальный ремонт, ч

6-8

0,5-1

Примечание. Стоимость изготовления и ремонта раскатчиков приведена по состоянию на 01.01.2006 г.

 

Раскатку скважин производили раскатчиками двух типов: сложной конструкции с подвижно посаженными (на подшипниках) на общем валу цилиндрическими и коническими катками (рис. 2); упрощенной цельнометаллической (на сварке или выточенной на станке) конструкции (рис. 3). Наиболее технологичными и эффективными оказались раскатчики упрощенной конструкции (см. таблицу).

Рассмотрим некоторые особенности применения НРС при строительстве промышленных объектов.

В проекте производственно-лабораторного корпуса «Липецкгазэнергоремонт» из-за наличия толщи суглинистых грунтов (4,8—8,2 м), обладающих просадочными свойствами I типа, применены забивные висячие призматические сваи сечением 0,3x0,3 м, длиной 9 м. Погружение таких свай в сложившихся построечных условиях оказалось проблематичным по следующим причинам:

  • крайняя стесненность площадки по условиям производства работ;
  • вибрационное воздействие, возникающее при забивке свай, на близко расположенные здания и сооружения;
  • сроки производства сваебойных работ;
  • высокая стоимость свайного основания.

С целью совершенствования проектного решения устройства основания из набивных свай выполнено уточнение инженерно-геологических условий площадки расположения производственно-лабораторного корпуса с помощью зондировочнокаротажных скважин и определения физико-механических характеристик грунтов в их естественном залегании измерительным комплексом «ПИКА-15» по методике НИИОСП им Н. М. Герсеванова. Результаты исследований показали, что грунтовые условия площадки отличаются от проектных. В частности, мощность просадочных суглинков оказалась меньше проектной и составляла 2,8—3,4 м от отметки заложения подошвы монолитных отдельно стоящих фундаментов.

В данных условиях заказчику предложили применить НРС (рис. 1,в) диаметром 250 мм, длиной 4 м. При этом размеры подошвы и конструкция монолитных фундаментов оставлены без изменения. Из-за необходимости устранения просадочных свойств грунтов в между свайном пространстве расстояние между НРС принято равным 3 d, т. е. 750 мм, а значение плотности грунта в сухом состоянии между сваями установлено ра> 1,65 г/см3. Несущую способность НРС определяли по результатам статического зондирования комплексом «ПИКА-15» в соответствии с требованиями рекомендаций [1].

Для раскатки скважин применяли раскатчики скважин сложной конструкции (см. рис. 2) с буровой установкой ПБУ-1 на шасси ЗИЛ-131. Производительность установки — 22-28 раскатанных скважин в смену. В процессе производства работ использовали чередующую последовательность раскатки скважин НРС, которая устраняла возможность разрушения ранее выполненных незабетонированных раскатанных скважин формируемой уплотненной зоной грунта между сваи ног о пространства.

Рис. 1. Разновидности НРС по материалу заполнения раскатанной скважины

Рис. 1. Разновидности НРС по материалу заполнения раскатанной скважины

Авторский надзор за устройством НРС установил:

 Рис. 2. Конструктивная схема раскатчиков скважин сложной конструкции с плоским (а) и коническим (б) оголовками

Рис. 2. Конструктивная схема
раскатчиков скважин сложной
конструкции с плоским (а) и
коническим (б) оголовками

 
  • глубина раскатки скважин отвечала требованиям проекта. Раскатчик входил в несущий слой грунта не менее чем на 0,3 м, и наступал отказ дальнейшему его погружению при полном продольном осевом усилии, передаваемом на раскатчик установкой;
  • стенки раскатанных скважин имели высокую плотность и еще несколько суток сохраняли устойчивость до бетонирования;
  • в устье раскатанных, скважин образовывался выпор грунта высотой 15—25 см, диаметром 700 мм, свидетельствующий о наступлении предельного состояния уплотняемого раскаткой грунта. Так как выпор представлял собой разуплотненный грунт и располагался выше планировочной отметки заложения подошвы фундаментов, перед устройством бетонной подготовки его разрезали;
  • бетонировали раскатанные скважины бетонной смесью класса В12,5 с осадкой конуса 5—8 см, которую уплотняли с помощью глубинного вибратора;
  • НРС армировали двумя арматурными стержнями (диаметр 12 мм, класс AIII) сразу после бетонирования скважины и оформления оголовка сваи в съемной кольцевой опалубке;
  • прочность бетона контролировали по результатам испытаний на сжатие образцов-кубиков (10x10x10 см) в возрасте 14 и 28 сут., а также методом пластических деформаций по ГОСТу [3] непосредственно в теле свай. Результаты испытаний показали, что прочность бетона соответствует требованиям проекта и составляет не менее 20 МПа.
  •  

    Искусственное основание из щебенистых НРС под фундаменты силосов зернохранилища на 120 тыс. т (первая очередь на 60 тыс. т) в районе г. Усмани Липецкой обл. выполнено 000 НПП «Основание» взамен основания из забивных висячих призматических свай сечением 0,3*0,3 м, длиной 6 м.

    Одна из главных причин замены забивных свай на искусственное основание из НРС - невозможность перемещения сваебойных установок по дну котлована без применения специальных мероприятий, так как в основании фундаментов располагались текучей ластичные суглинки мощностью 2,8—3,2 м, а уровень грунтовых вод находился на 0,8 м ниже подошвы фундаментов.

    Рис. 3. Общий вид раскатчиков скважин упрощенной цельнометаллической конструкции с диаметром формирующей части 260 aim (а) и 220 мм (б)

    Рис. 3. Общий вид раскатчиков скважин упрощенной цельнометаллической конструкции с диаметром формирующей части 260 aim (а) и 220 мм (б)

    Устройство 6 тыс. щебенистых НРС производили буровыми установками ПБУ-1 и ЛБУ-50 с раскатчиками скважин упрощенной конструкции (см. рис. За). Производительность каждой установки составляла не менее 80 НРС в смену. Из-за наличия текучепластичных грунтов буровые установки перемещались по выполненному полю из щебенистых НРС.

    В результате устройства щебенистых НРС в основании фундаментов сформирован массив мощностью 3,8—4,2 м, имеющий сопротивление R = 290...310 кПа и модуль деформации Е = 18 МПа. Полученные значения сопротивления и модуля деформации превышают начальные (до устройства НРС) значения R= 110 кПа и Е= 4,2 МПа.

    Проведенный за эти годы анализ экономической эффективности применения НРС для устройства системы «основание—фундамент» по сравнению с базовыми вариантами оснований из забивных призматических и буронабивных свай показал, что устройство НРС позволило снизить расход бетона в среднем в 1,2—2,7 раза, арматурной стали в 2,1—4,5 раза, сократить сроки устройства оснований и фундаментов в 1,8-7,2 раза.

    ЛИТЕРАТУРА

    1. Саурин А.И., Багдасаров Ю.А., Бахалдин Б.В., Жадановский Б.В. Рекомендации по проектированию и устройству набивных свай в раскатанных скважинах / ГУП НИИОСП им. Н.М. Герсеванова. М., 2000.
    2. Саурин А.Н., Редькина Ю.В., Жадановский Б.В. Сваи в раскатанных скважинах// Строительные материалы, оборудование, технологии XXI века. 2005. № 12,
    3. ГОСТ 22690-88. Бетоны. Определение прочности механическими методами неразрушающего контроля.
    4. А.Н. Саурин, Ю.В. Редькина (ООО НПП «Основание», Липецк),  Б.В. Жадановский (ЗАО ЦНИИОМТП), Ю.А. Багдасаров (ГУП НИИОСП им. Н.М. Герсеванова)
    Яндекс.Метрика 
    комнатные цветы тенелюбивые горные лыжи в Болгарии
    All contents © copyright 2008 - 2010 "Строй-Тех"
    Разработка: Андрей Русанов