IX Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2017

Электровзрывы применяются для уплотнения грунта с 1960 г. Начиная с 1975 г., электровзрывы используют для изготовления свай (см. рис. 1).

При подаче высокого напряжения на электроды, погруженные в бетонную смесь, происходит пробой межэлектродного промежутка с взрывообразным преобразованием электрической энергии. При достижении в межэлектродном промежутке критической плотности энергии (см. рис. 2, где приведены отдельные кадры предпробойной стадии развития электрического разряда в воде), электрическая прочность бетонной смеси не выдерживает и происходит ее пробой - электрический разряд или электровзрыв.

Приведенная в движение бетонная смесь передает импульс давления в грунт. а счет пластических деформаций и уплотнения грунта в локальной зоне под действием импульса, увеличивается диаметр скважины и соответственно поперечное сечение формируемой сваи (рис. 3).

В результате серии электровзрывов в зоне разряда ствол сваи приобретает увеличенный объем, обеспечивающий совместную работу сваи с грунтом.

Технологии, связанные с взрывным преобразованием электрической энергии, называют разрядно-импульсными (РИТ), а изготовленные по этой технологии сваи - сваи-РИТ.

Сваи-РИТ изготавливают в скважинах с начальным диаметром при бурении от 80 до 450 мм.

Надежность свай-РИТ обеспечивается выбором качественных материалов, назначением размеров и конструированием в соответствии с настоящими рекомендациями. Должны быть соблюдены технологические требования, изложенные в ППР, проведены статические испытания грунтов натурными сваями-РИТ, а также испытания материала ствола сваи.

После осуществления серий ЭВ на заданных уровнях разрядно-импульсной обработки (РИО), ствол сваи-РИТ приобретает "гантелеобразную" форму (см. рис. 3).

Проходка скважин для свай-РИТ выполняется с выемкой и без выемки грунта.

Проходка скважины с выемкой грунта:

- колонковое бурение применяется для скважин с высокой точностью расположения в плане для проходки техногенных грунтов, фундаментов из кирпичной кладки, бутовой кладки из известняка, из окремненного известняка, доломита, гранита, бетонных блоков, железобетонных элементов, погребенных металлоконструкций;

- шнековое бурение используется для проходки скважин в мягких грунтах. В неустойчивых грунтах (текучих и текучепластичных супесях, водонасыщенных песках и т. п.) бурение следует осуществлять проходными (полыми) шнеками. По мере извлечения шнека полость скважины синхронно заполняется бетонной смесью с объемной массой 2,0-2,4 т/м3, большей, чем у грунта (1,65-1,9 т/м3), что обеспечивает устойчивость стенок скважины;

- бурение с промывкой скважины водой или буровым раствором. Следует ограничивать скорость выхода жидкости из бурового инструмента до 1 м/сек. для исключения размыва грунта в забое скважины. После окончания бурения буровая жидкость замещается бетонной смесью, подаваемой по буровому ставу или через заливочную колонну;

- бурение с продувкой скважины сжатым воздухом допускается только при креплении стенок скважины обсадными трубами или пневмоударниками в скальных грунтах, бетонных и железобетонных элементах.

Проходка скважины без выемки грунта:

- проходка пневмопробойниками в пластичных связных грунтах, не имеющих скальных и т. п. включений;

- погружением труб с нижним концом, закрытым теряемым наконечником, путем забивки, вибрации, вдавливания или сочетанием нескольких приемов с последующим их извлечением;

- проходка скважины раскатчиками одноразовыми (теряемыми) и извлекаемыми с проходным каналом для подачи в забой бетонной смеси.

Способ проходки скважин следует определить в ППР в зависимости от грунтовых и гидрогеологических условий площадки, близко расположенной застройки, имеющегося оборудования и опыта подрядной организации.

При бурении следует контролировать характеристики грунта основания по длине и в забое скважины (под нижним концом сваи) для сопоставления их с данными, принятыми в проекте, т.е. в расчетах несущей способности сваи.

Заполнение скважины бетонной смесью следует производить по буровому ставу или через трубу-инъектор. Во всех случаях заполнение должно производиться от забоя скважины снизу-вверх до полного вытеснения бурового раствора и появления в устье скважины чистой бетонной смеси.

Бетонная смесь подается в скважину бетононасосами производительностью не менее 10 м3/ч при давлении 0,5-5,0 МПа с сохранением свойств бетонной смеси.

После бурения скважины до заданной глубины проходным шнеком в полость шнека следует подать 40-50 л цементного молока с В:Ц = 1:1. Затем полость шнека заполняют бетонной смесью, открывают клапан, совмещенный с буровой коронкой (или выбивают теряемый наконечник), и через полость в шнеке диаметром 40-220 мм нагнетают в скважину бетонную смесь. После заполнения свободного пространства под долотом шнек поднимают с одновременной и непрерывной подачей в скважину под давлением бетонной смеси. Скорость подъёма шнека синхронизируется со скоростью подачи бетонной смеси в скважину, для чего следует контролировать движение бетонной смеси для предотвращения образования пониженного давления в скважине под шнеком.

В устойчивых скважинах, бурение которых осуществляется непроходными шнеками, если они заканчиваются в глинах или суглинках, после подъема шнека в забой опускают заливочную колонну, через которую подается бетонная смесь для промывки забоя скважины от фрагментов грунта, разрушенного буровым инструментом, и выноса их на поверхность.

Следует контролировать объем закачиваемой в скважину бетонной смеси, сопоставляя его с проектным, и объемом выбуренного грунта, причем объем закачанной в скважину бетонной смеси должен превышать объемом выбуренного грунта.

После извлечения бурового инструмента из скважины в ее устье устанавливают тонкостенную (t = 2-3 мм) стальную трубу-кондуктор длиной не менее 0,5 м диаметром, соответствующим диаметру скважины, или инвентарный патрубок-кондуктор, возвышающийся над поверхностью грунта на 50 мм, место примыкания трубы с грунтом по периметру скважины уплотняют, для исключения попадания в скважину вымытых из неё фрагментов грунта и шлама.

Промывка прекращается после того, как из скважины будет вытекать чистая бетонная смесь без следов шлама и фрагментов грунта.

При бурении скважин непроходным шнеком или под защитой бурового раствора, бетонирование производится через бетонолитную колонну диаметром не менее 40 мм, снабженную обратным клапаном, опускаемую до забоя скважины. После достижения забоя, скважина должна быть промыта бетонной смесью. Промывка бетонной смесью продолжается до прекращения всплытия частиц грунта.

Перерывы в подаче отдельных порций бетонной смеси не должны превышать срока схватывания, установленного лабораторией.

Не допускается понижение уровня бетонной смеси в устье скважины более 1,5 м, в неустойчивых грунтах ниже нижней кромки трубы-кондуктора.

При перерывах в работе более 3 ч и после окончания работы линия подачи бетона должна быть разобрана и промыта водой.

При проектировании и строительстве высотных зданий на сваях-РИТ положения настоящих технических рекомендаций являются обязательными для исполнения всеми участниками инвестиционного цикла.

Исполнение требований документов по стандартизации в строительстве, применяемых на добровольной основе или имеющих рекомендательный характер, допускается, если это не противоречит положениям настоящих рекомендаций.

К изготовлению свай-РИТ высотных зданий допускаются организации, имеющие опыт геотехнических работ не менее 5 лет, в которых организована система обеспечения качества (ИСО 9001-2001), что должно быть подтверждено сертификатом соответствия.

Производственный входной и пооперационный контроль обеспечения качества должен соответствовать примерному перечню контролируемых процессов и параметров, приведенному в приложении 9, разработанном в соответствии требованиями СНиП 12-01-2004 (раздел 6).

Для реализации этих целей организуется лабораторный пост, в функции которого также должно входить:

- контроль оформления и содержания сопроводительных документов и сертификатов качества на поступающие материалы;

- отбор проб для лабораторных испытаний;

- корректировка составов смесей по результатам контроля.

При изготовлении свай-РИТ должны быть освидетельствованы скрытые работы, которые недоступны для визуальной оценки приемочными комиссиями при сдаче здания в эксплуатацию.

Освидетельствованию подлежат следующие виды работ:

- бурение скважины (диаметр, глубина на соответствие проекту);

- вид грунта в основании сваи на его соответствие учтенному проектом (по его остаткам на элементах бурового инструмента);

- подготовка основания сваи на соответствие предусмотренному проектом (удаление или уплотнение грунта, разрушенного буровым инструментом);

- приготовление бетонной смеси и ее нагнетание в скважину на соответствие проекту;

- разрядно-импульсная обработка грунта основания на соответствие проекту (осадка бетона при РИО основания сваи, при необходимости и ствола сваи);

- арматурный каркас на соответствие проекту (число секций, длина, диаметр и класс арматуры рабочих стержней, узел соединения секций).

Специфика изготовления свай-РИТ состоит в том, что все операции технологического процесса изготовления сваи должны быть завершены до окончания гидратации цемента, поэтому:

- пробуренную скважину рекомендуется освидетельствовать и сразу начать нагнетание бетонной смеси, которая к этому времени должна быть приготовлена;

- РИО начинать немедленно после освидетельствования заполнения и промывки скважины бетонной смесью;

- освидетельствовать арматурный каркас и начинать его монтаж после извлечения электродной системы из скважины.

Учитывая специфику изготовления свай-РИТ, а также запрещение выполнения последующих

работ при отсутствии оформленных актов на скрытые работы, при изготовлении свай-РИТ представитель технического надзора заказчика обязан находиться на площадке для освидетельствования каждого вида скрытых работ. Перерывы в приемке скрытых видов работ должны быть минимальными и не превышать 1 ч.

За период с 1992 года в Москве изготовлено более шестидесяти тысяч свай-РИТ в различных инженерно-геологических условиях. Около 500 свай было подвергнуто испытаниям по ГОСТ 5686-2012 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями», которые показали, что сваи-РИТ буровым диаметром 180 мм практически в любых грунтах имеют НС по грунту превышающую 50 т, НС свай-РИТ d = 250 мм достигает 100 т, d = 300 мм – 150 т и более! Осадки свай-РИТ при испытаниях расчетными нагрузками не превышают допустимых величин, имея при этом значительный резерв НС по грунту, а остаточные деформации измеряются первыми миллиметрами, что свидетельствует о работе системы сваи-РИТ – грунт в стадии упругих деформаций. НС свай-РИТ, установленная при испытаниях вдавливающей нагрузкой, в 2-4 раза превышает НС, рассчитанную по СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты», в 2…2,5 раза определенную по рекомендациям по применению буроинъекционных свай. НС свай-РИТ, вычисленная по СП 50-102-2003. «Проектирование и устройство свайных фундаментов», изданном в 2003 г., часто так же имеет более чем двух кратный запас. В таблице 1 приведены некоторые данные об испытаниях свай-РИТ вдавливающей нагрузкой.

Список использованной литературы:

ТР 50-180-06 «Технические рекомендации по проектированию и устройству свайных фундаментов, выполняемых с использованием разрядно-импульсной технологии для зданий повышенной этажности (сваи-РИТ)»;

СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений. Актуализированная редакция СНиП 2.02.01-83*»;

СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты. Актуализированная редакция СНиП 2.02.03-85».

Код для цитирования: Скопировать