Научная статья на тему 'УСТРОЙСТВО ЗАБИВНОЙ СВАИ В ПРОБИТОЙ СКВАЖИНЕ С УШИРЕННЫМ ОСНОВАНИЕМ'

УСТРОЙСТВО ЗАБИВНОЙ СВАИ В ПРОБИТОЙ СКВАЖИНЕ С УШИРЕННЫМ ОСНОВАНИЕМ Текст научной статьи по специальности «Строительство и архитектура»

CC BY
114
10
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
ПРОБИТАЯ (ПРОДАВЛЕННАЯ) СКВАЖИНА / ОБСАДНАЯ ТРУБА С ТЕРЯЕМЫМ БАШМАКОМ / СОСТАВНОЙ БАШМАК-ПРОБОЙНИК / БАШМАК-УШИРИТЕЛЬ / УШИРЕННОЕ ОСНОВАНИЕ ИЗ ЖЕСТКОГО ГРУНТОВОГО МАТЕРИАЛА / ТРУБА-ОБОЛОЧКА СОТВЕРСТИЯМИ / ЗАБИВНАЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННАЯ СВАЯ / PUNCHED (PRESSED) WELL / CASING PIPE WITH LOST SHOE / COMPOUND SHOE-PUNCH / SHOE-WIDENER / WIDENED BASE OF HARD GROUND MATERIAL / MANTLE PIPE WITHHOLES / DRIVEN CONCRETE PILE

Аннотация научной статьи по строительству и архитектуре, автор научной работы — Ковалев В. А., Ковалев А. С.

Статья посвящена дальнейшему совершенствованию устройства забивных свай в пробитых (продавленных) скважинах с уширенным основанием и направлена на повышение несущей способности и снижение энергоемкости при возведении свайного фундамента преимущественно в слабых влажных (переувлажненных) и водонасыщенных грунтах. Основные технологические операции устройства забивной сваи в указанных грунтовых условиях включают: пробивку (продавливание) скважины обсадной трубой с составным теряемым башмаком-пробойником до несущего слоя грунта; образование в несущем слое грунта полости (скважины); установку в башмак-пробойник башмака-уширителя и формирование над ним уширенного основания из жесткого грунтового материала; погружение в обсадную трубу трубы-оболочки с отверстиями и заполнением ее сыпучим или жестким грунтовым материалом; извлечение обсадной трубы и забивку (погружение) в трубу-оболочку сборной железобетонной сваи с образованием дополнительных уплотненных зон грунта (локальных уширений)по внешнему контуру трубы-оболочки.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Installation of a Driven Pile in Punched Well with Widened Base

The article is devoted to the further improvement of the installation of driven piles in punched (pressed) wells with a broadened base and is aimed at increasingthe bearing capacity and reducing the energy intensity when constructing the pile foundation mainly in weak wet (overwet) and water-saturated soils.The maintechnological operations of the installation of the driven pile in the specified soil conditions include: punching of a well by a casing pipe with a compound lost shoepunchto the bearing layer of soil; the formation of the cavity (well) in the bearing layer of soil; installation of the shoe-widener in the shoe-punch and formation ofthe broadened base of hard ground material above it; immersion of the mantle pipe with holes into the casing pipe and filling it with loose or hard ground material;extraction of the casing pipe and driving (immersion) of the precast concrete pile in the mantle pipe with the formation of additional compacted soil zones (localwidenings) along the outer contour of mantle casing pipe.

Текст научной работы на тему «УСТРОЙСТВО ЗАБИВНОЙ СВАИ В ПРОБИТОЙ СКВАЖИНЕ С УШИРЕННЫМ ОСНОВАНИЕМ»

Подземное строительство

------ЖИЛИЩНОЕ ---

СТРОИТЕЛЬСТВО

Научно-технический и производственный журнал

УДК 624.154

В.А. КОВАЛЕВ1, канд. техн. наук (vladimir@olimproekt.ru); А.С. КОВАЛЕВ2, канд. техн. наук

1 Научно-исследовательский, проектно-изыскательский и конструкторско-технологический институт оснований и подземных сооружений (НИИОСП) им. Н.М. Герсеванова АО НИЦ «Строительство» (109428, г. Москва, 2-я Институтская ул., 6) 2 НПО «Олимпроект» (115280, г. Москва, ул. Автозаводская, вл. 23а)

Устройство забивной сваи в пробитой скважине с уширенным основанием

Статья посвящена дальнейшему совершенствованию устройства забивных свай в пробитых (продавленных) скважинах с уширенным основанием и направлена на повышение несущей способности и снижение энергоемкости при возведении свайного фундамента преимущественно в слабых влажных (переувлажненных) и водонасыщенных грунтах. Основные технологические операции устройства забивной сваи в указанных грунтовых условиях включают: пробивку (продавливание) скважины обсадной трубой с составным теряемым башмаком-пробойником до несущего слоя грунта; образование в несущем слое грунта полости (скважины); установку в башмак-пробойник башмака-уширителя и формирование над ним уширенного основания из жесткого грунтового материала; погружение в обсадную трубу трубы-оболочки с отверстиями и заполнением ее сыпучим или жестким грунтовым материалом; извлечение обсадной трубы и забивку (погружение) в трубу-оболочку сборной железобетонной сваи с образованием дополнительных уплотненных зон грунта (локальных уширений) по внешнему контуру трубы-оболочки.

Ключевые слова: пробитая (продавленная) скважина, обсадная труба с теряемым башмаком, составной башмак-пробойник, башмак-уширитель, уширенное основание из жесткого грунтового материала, труба-оболочка с отверстиями, забивная железобетонная свая.

Для цитирования: Ковалев В.А., Ковалев А.С. Устройство забивной сваи в пробитой скважине с уширенным основанием // Жилищное строительство. 2018. № 9. С. 42-47.

V.A. KOVALEV1, Candidate of Sciences (Engineering), (vladimir@olimproekt.ru); A.S. KOVALEV2, Candidate of Sciences (Engineering) 1 Research Institute of Bases and Underground Structures (NIOSP) named after N.M. Gersevanov, JSC Research Center of Construction

(6, 2nd Institutskaya Street, Moscow, 109428, Russian Federation) 2 NPO "Olimpproekt" (23a, Avtozavodskaya Street, Moscow, 115280, Russian Federation)

Installation of a Driven Pile in Punched Well with Widened Base

The article is devoted to the further improvement of the installation of driven piles in punched (pressed) wells with a broadened base and is aimed at increasing the bearing capacity and reducing the energy intensity when constructing the pile foundation mainly in weak wet (overwet) and water-saturated soils. The main technological operations of the installation of the driven pile in the specified soil conditions include: punching of a well by a casing pipe with a compound lost shoe-punch to the bearing layer of soil; the formation of the cavity (well) in the bearing layer of soil; installation of the shoe-widener in the shoe-punch and formation of the broadened base of hard ground material above it; immersion of the mantle pipe with holes into the casing pipe and filling it with loose or hard ground material; extraction of the casing pipe and driving (immersion) of the precast concrete pile in the mantle pipe with the formation of additional compacted soil zones (local widenings) along the outer contour of mantle casing pipe.

Keywords: punched (pressed) well, casing pipe with lost shoe, compound shoe-punch, shoe-widener, widened base of hard ground material, mantle pipe with holes, driven concrete pile.

For citation: Kovalev V.A., Kovalev A.S. Installation of a driven pile in punched well with widened base. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2018. No. 9, pp. 42-47. (In Russian).

В статье описываются технологические схемы устройства забивной сваи с возможной их интерпретацией и учетом конкретных грунтовых условий. В частности, рассматриваются варианты устройства забивной сваи в пробитой (продавленной) скважине в слабых глинистых переувлажненных и водонасыщенных частично заторфованных (заиленных) грунтах с уширенным основанием из жесткого грунтового материала в подстилающем несущем слое грунта в сочетании с забивной или вдавливаемой сборной железобетонной сваей заводской готовности.

В разработанных нормативных документах (Руководство по проектированию свайных фундаментов (НИИОСП им. Н.М. Герсеванова Госстроя СССР). М.: Стройиздат, 1980; СП 50-102-2003 «Проектирование и устройство свайных

фундаментов»; СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты»; СТО 36554501-018-2009. Стандарт организации «Проектирование и устройство свайных фундаментов и уплотненных оснований из набивных свай в пробитых скважинах» и др.) и опубликованных ранее работах [1-12] и других литературных источниках устройство свайных фундаментов в переувлажненных и водонасыщенных грунтах, связанных с пробивкой или продавливанием скважин, предлагается осуществлять главным образом под защитой обсадных труб, что не всегда обеспечивает исключение проникновения воды в них в процессе образования скважины, формирования уширенного основания, отсыпки грунтового материала (или заливки бетона при устройстве набивных, буровых и т. п. свай), а также после извлечения обсадной трубы, что в конечном итоге

Научно-технический и производственный журнал

снижает несущую способность сваи по ее боковой поверхности за счет снижения сил трения и сцепления с грунтом отсыпки или окружающим грунтом природного сложения, особенно при наличии высокого уровня подземных вод и в конечном итоге их качества.

Важно отметить, что главным образом по инициативе д-ра техн. наук, проф. В.И. Крутова (НИИОСП им. Н.М. Гер-севанова) устройство набивных и в последнее время забивных свай в пробитых (продавленных) скважинах заняло достойное место в ряду наиболее прогрессивных, весьма перспективных и конкурентоспособных типов и конструкций фундаментов глубокого заложения. Особенно это заметно при фактически новом направлении устройства забивных свай в пробитых (продавленных) скважинах, так как они обладают всеми преимуществами применяемых в практике строительного производства забивных и набивных свай. В то же время следует отметить, что предлагаемые технические решения их устройства требуют определенного изменения в области разработки нового эффективного навесного оборудования на существующие базовые машины и механизмы в связи с тем, что они не решают вопрос о комплексной реализации процессов пробивки (продавлива-ния) скважин, устройства уширенных оснований и забивки (погружения) свай. Имеющиеся же средства механизации могут решить эти задачи без должной эффективности, т. е. если процессы пробивки скважин и устройства уширенных оснований достаточно успешно реализованы при устройстве набивных, буронабивных и буровых свай с учетом действующих нормативных документов, упомянутых выше, то устройство забивных свай в пробитых (продавленных) скважинах одной установкой еще требует своего решения.

В настоящее время для эффективного устройства свай в пробитых (продавленных) скважинах приходится использовать как минимум два вида оборудования (установок): сменного оборудования на тросовый кран-экскаватор для пробивки скважин и устройства уширенных оснований и копровой или вдавливающей установки для забивки (вибрационного и виброударного погружения) или погружения свай их вдавливанием до подстилающего несущего слоя грунта.

В разработанных действующих нормативных документах и опубликованных ранее работах и других источниках устройство свайных фундаментов в слабых переувлажненных грунтах предлагается осуществлять наряду с другими видами свай преимущественно из забивных (вдавливаемых) сборных, в том числе составных, железобетонных свай с погружением их концов в подстилающие несущие слои грунта. Устройство свайных фундаментов в пробитых (продавленных) скважинах, несмотря на их в целом ряде случаев несомненное преимущество, применяется только для набивных свай (СТО 36554501-018-2009). Устройство фундаментов из забивных свай в пробитых (продавленных) скважинах в настоящее время носит скорее экспериментальный характер, но и этих результатов исследований достаточно, чтобы оценить их как перспективные и конкурентоспособные [7].

Целью предлагаемых и описанных ниже технических решений является увеличение несущей способности забивных и набивных свай в пробитых (продавленных) скважинах в слабых влажных, переувлажненных и водонасыщенных грунтах, расширение области применения по грунтовым условиям, а также снижение трудоемкости, энергоемкости и других показателей.

Поставленная цель достигается путем выполнения следующей возможной последовательности основных технологических операций, изображенной на рис. 1.

Погружают копровой или вдавливающей установкой обсадную инвентарную, в том числе толстостенную, трубу 1 в грунт основания вместе с теряемым башмаком-пробойником 2 в нижней части и ободом-ограничителем от смещения трубы 1 при ее погружении в горизонтальной плоскости в его верхней части, как изображено на рис. 1 (узел А) (или вставляемой в верхнюю полость башмака-пробойника 2, как показано на рис. 2), на заданную (расчетную) глубину в несущий слой подстилающего грунта 3 (обычно на 2-2,5 диаметра - размера в поперечном сечении обсадной трубы 2) с образованием скважины 4 и возможной уплотненной зоны 5 (рис. 1, а). Как правило, при погружении обсадной трубы с теряемым башмаком-пробойником в пределах глубины залегания слабых, например частично заторфованных, заиленных и т. п. и тем более переувлажненных и водонасыщенных глинистых и биогенных грунтов, уплотненная зона практически отсутствует и, кроме того, происходит оплывание стенки продавленной скважины и смыкание ее со стенкой в начале обсадной трубы и в дальнейшем после извлечения обсадной трубы и со стенкой трубы-оболочки, как в рассматриваемом случае.

Устанавливают во внутреннюю полость башмака-пробойника башмак-уширитель 6, отсыпают над ним жесткий грунтовый материал 7 (щебень, жесткая бетонная смесь и т. п.) на высоту предполагаемого расчетного уширенного основания (обычно до кромки несущего слоя грунта 3), после чего во внутреннюю полость обсадной трубы 1 опускают трубу-оболочку 8 без или, как показано на рис. 1, б, с разгрузочными (перфорационными) отверстиями (окнами) 9, расположенными соосно относительно вертикальной оси, в шахматном порядке или иным образом по ее периметру и всей высоте с возможно минимальным зазором от обсадной трубы 1 и частичным погружением ее торца в отсыпанный жесткий грунтовый материал 7 на глубину, составляющую не более 10-15 см, и заполняют внутреннюю полость трубы-оболочки 8 сыпучим грунтовым материалом 10 (щебень, гравийно-песчаная смесь, крупнозернистый песок, отсев щебня, экологически чистые отходы промышленных производств - горелая земля, шлаки и т. п.) (рис. 1, б). Если позволяют грунтовые условия, то засыпку трубы-оболочки осуществляют после извлечения обсадной трубы.

Следует отметить, что во избежание технологической операции по добивке трубы-оболочки в отсыпанный жесткий грунтовый материал возможно вначале погружение ее в обсадную трубу с опиранием торца на башмак-пробойник и после этого осуществлять отсыпку в трубу-оболочку грунтового материала в указанной выше последовательности над башмаком-уширителем с последующим ее подъемом на высоту отсыпки из жесткого грунтового материала.

Извлекают обсадную трубу 1 (в том числе с приложением к ней вибрации) и погружают (забивают) в засыпанную полость трубы-оболочки 8 сборную железобетонную сваю 11 с образованием в нижней части уширенного основания из жесткого грунтового материала 12, локальных уширений 13 из сыпучего грунтового материала по наружной боковой поверхности трубы-оболочки 8 и возможной уплотненной зоны повышенных размеров 5 по всему ее наружному контуру (рис. 1, в). На изображенном сечении 1-1

Подземное строительство

ц м .1

Научно-технический и производственный журнал

1-1

Узел «А»

^-Лг

Рис. 1. Технологическая схема устройства сваи в слабом переувлажненном глинистом грунте: а — пробивка (продавливание) обсадной толстостенной инвентарной обсадной трубой с башмаком-пробойником скважины с погружением в подстилающий несущий слой грунта; б — установка в полость башмака-пробойника башмака-уширителя с отсыпкой над ним жесткого грунтового материала — щебня, установка в обсадную трубу трубу-оболочку с разгрузочными (перфорационными) отверстиями-окнами, погружением ее торца в жесткий грунтовый материал отсыпки и засыпкой в нее сыпучего материала или щебня; в — извлечение обсадной трубы и забивка в трубу-оболочку сваи с погружением ее конца в жесткий грунтовый материал отсыпки с одновременным образованием уширений в нижней части и окружающем грунте по боковой наружной поверхности трубы-оболочки: 1 — инвентарная обсадная труба; 2 — башмак-пробойник; 3 — верхняя граница подстилающего несущего слоя грунта; 4 — пробитая скважина; 5 — возможная уплотненная зона грунта; 6 — башмак-уширитель; 7 — полость в несущем слое грунта; 8 — жесткий грунтовый материал; 9 — труба-оболочка с отверстиями; 10 — сыпучий материал; 11 — забивная свая; 12 — уширенное основание в нижней части скважины; 13 — уширения по боковой поверхности трубы-оболочки

а

в

(рис. 1) возможная уплотненная зона грунта природного сложения условно не показана.

В случае необходимости увеличение несущей способности сваи с трубой-оболочкой осуществляют следующими возможными двумя способами.

По первому способу формирование уширенного основания осуществляют путем послойного втрамбовывания над башмаком-уширителем жесткого грунтового материала (щебня) торцом съемного наконечника, прикрепленного, например, к штанге или обсадной трубе и погруженного во внутреннюю полость инвентарной обсадной трубы, используемой для пробивки (продавливания) скважины при ее поэтапном подъеме с фиксацией на поверхности на высоте послойной отсыпки щебня по аналогии с технологической схемой, изложенной в [8, 10].

По второму способу формирование уширенного основания осуществляют путем погружения (в том числе повторного) в отсыпанный щебень обсадной трубы с самораскрывающимся наконечником, заполнением только нижней ее части щебнем и извлечением [8], после чего во внутреннюю полость обсадной трубы опускают трубу-оболочку с последующими технологическими операциями, описанными выше.

Углы заострения башмака-пробойника, башмака-уши-рителя и съемного наконечника штанги или обсадной трубы назначают из обеспечения наиболее оптимальных условий

погружения башмака-пробойника в грунт основания и формирования уширенного основания из жесткого грунтового материала и, как правило, устанавливаются экспериментальным путем или на основе аналогичных исследований в практически сходных инженерно-геологических и других условиях. Из анализа материалов многочисленных экспериментальных исследований устройства фундаментов в вытрамбованных котлованах и пробивки скважин под набивные сваи углы заострения башмака-пробойника в зависимости от грунтовых условий ориентировочно составляют 30-60о; башмака-уширителя - 60-90о; съемного наконечника - 120-180°. Башмаки изготавливают чугунными, стальными, бетонными, железобетонными или в их комбинации облегченного типа, а также из прочных композиционных материалов.

Трубы-оболочки с разгрузочными (перфорационными) отверстиями изготавливают из полимерных и т. п. материалов, а также металла, железобетона, асбестоцемента и др., в том числе из б/у, усиленных в случае необходимости, например, стальными бандажами. Кроме того, по предложению авторов трубу-оболочку при соответствующем обосновании можно изготавливать из б/у металлических бочек, сваренных (соединенных) между собой торцами без крышек и днища, например из 200-216-литровых диаметром около 60 см, высотой примерно 90 см с антикоррозийным

Научно-технический и производственный журнал

Рис. 2. Конструктивная и технологическая схемы устройства полости-скважины для отсыпки и создания уширенного основания из жесткого грунтового материала: а — пробивка (продавливание) обсадной инвентарной обсадной трубой с составным башмаком-пробойником и ободом-фартуком скважины с частичным погружением его торца в подстилающий несущий слой грунта; б — погружение в несущий слой грунта на заданную глубину нижней части башмака-пробойника штангой со съемным наконечником и образованием первоначальной полости-скважины; в — погружение в несущий слой грунта верхней части башмака-пробойника до соприкосновения с нижней его частью, извлечение штанги со съемным наконечником, установку в полость башмака-пробойника башмака-уширителя с образованием полости-скважины с заданными геометрическими параметрами для отсыпки и формирования уширенного основания из жесткого грунтового материала: 1 — инвентарная обсадная труба; 2 — составной башмак-пробойник; 3 — металлический обод-фартук; 4 — верхняя граница подстилающего несущего слоя грунта; 5 — пробитая (продавленная) скважина; 6 — штанга со съемным наконечником; 7 — полость-скважина; 8 — башмак-уширитель

покрытием и герметизацией стыков и других металлических изделий,используемых ранее в строительном производстве в качестве опалубки для формирования оголовков буронабивных и т. п. свай из литого бетона, а также бочек, баков, емкостей, бункеров и т. п. изделий из б/у полимерных материалов (пластик, полиэтилен, полиуретан и т. п.). Применение указанных выше изделий для устройства труб-оболочек способствует их утилизации.

Минимальный диаметр трубы-оболочки с учетом разгрузочных (перфорационных) отверстий и допустимых отклонений при погружении сваи принимают равным 1,5-2 диаметра (размера в поперечном сечении) забивной или вдавливаемой сваи, т. е. в случае использования призматической сваи 30x30 см (С30) внутренний диаметр трубы-оболочки принимают равным не менее 50-65 см или устанавливают опытным путем в зависимости от вида материала засыпки.

Оптимальные параметры количества, размеров, расположения разгрузочных отверстий и других показателей в стенке трубы-оболочки назначают с учетом многофакторности влияния (физико-механические характеристики материала засыпки и окружающих грунтов природного сложения, углы заострения торца погружаемой сваи и т. п.) на основании результатов экспериментальных исследований. В частности, минимальный диаметр (размер в поперечном

сечении) разгрузочных отверстий, изображенных на рис. 1, ориентировочно может быть принят равным 0,25-0,3 диаметра трубы-оболочки.

Для минимизации влияния на беспрепятственное извлечение обсадной трубы, помимо приложения к ней вибрации, связанного с возможным вывалом сыпучего материала в зависимости от его вида, состава и др. факторов из разгрузочных отверстий трубы-оболочки допускается также использовать: предварительное наружное покрытие ее, например из синтетической пленки на участках с отверстиями с низкими значениями прочностных характеристик на растяжение-разрыв; в качестве грунта засыпки - смеси с местным глинистым грунтом, например из гравия, щебня, крупнозернистого песка и т. п. в пределах всей или только в уровне отверстий трубы-оболочки; антифрикционное покрытие-обмазку внутренней поверхности обсадной трубы или применять другие конструктивные и технические решения. При соответствующем обосновании, как указывалось выше, трубу-оболочку возможно заполнять жестким и сыпучим материалом после извлечения обсадной трубы.

Кроме того, при необходимости увеличения несущей способности сваи возможно повторное (или повторные - более одного раза) погружение в засыпанную трубу-оболочку инвентарной обсадной трубы с самораскрывающимся нако-

а

Подземное строительство

------ЖИЛИЩНОЕ ---

строительство

Научно-технический и производственный журнал

нечником до верха или с частичным погружением его в отсыпанное или сформированное в нижней части уширенное основание, отсыпку в трубу-оболочку сыпучего грунтового материала, ее извлечения и одновременного заполнения этим грунтом скважины перед погружением сборной железобетонной сваи по аналогии с технологической операцией, изложенной в [8, 10, 11].

Устройство набивной сваи осуществляют после формирования уширенного основания по описанным выше технологическим схемам с последующей установкой трубы-оболочки в обсадную трубу, арматурного каркаса и заполнением ее литой бетонной смесью с извлечением обсадной трубы, используемой для пробивки (продавливания) скважины. При установке трубы-оболочки с разгрузочными отверстиями в достаточно хорошо уплотняемых маловлажных и влажных грунтах бетонирование осуществляют с одновременным извлечением обсадной трубы, используемой для пробивки скважины, и заполнением затрубной полости-зазора литым бетоном, что позволяет создать по внешнему периметру металлической трубы-оболочки дополнительный антикоррозийный экран.

При наличии в основании в верхней его части водона-сыщенных (обводненных) слабых биогенных грунтов с модулем деформации Е<5 МПа в качестве трубы-оболочки используют б/у обсадные трубы или сварные бочки, емкости и т. п. преимущественно из полимерных материалов без устройства в них разгрузочных (перфорационных) отверстий-окон по аналогии с техническими решениями, изложенными в [8, 10, 11].

Следует отметить, что создание полости-скважины для засыпки в нее жесткого грунтового материала с последующим формированием уширенного основания в подстилающем несущем слое грунта с достаточно высокими физико-механическими характеристиками существенно снижает эффективность устройства свайного фундамента в пробитых скважинах из-за невозможности в некоторых случаях пробивки и тем более продавливания скважин существующими недостаточно мощными отечественными машинами и механизмами для погружения башмаков-пробойников диаметром (размером в поперечнике) свыше 600-650 мм. Поэтому был предпринят поиск таких конструкций и технологий производства работ, которые позволили бы решить поставленную проблему, направленную, например, на снижение лобового сопротивления подстилающего несущего слоя грунта (снижение энергоемкости) при погружении обсадной трубы с башмаком-пробойником без дополнительных капитальных затрат на создание новых или модернизацию парка существующих мощных крупногабаритных средств механизации, как правило, зарубежного производства.

В частности, одним из таких возможных вариантов, изложенных ниже, является применение сборного (составного) башмака-пробойника. В основе предлагаемого технического решения заложен принцип разбивки (разделения) величины лобового сопротивления подстилающего несущего слоя грунта при образовании полости, как правило, на две части.

Возможный вариант конструктивной и технологической схемы башмака-пробойника для пробивки и формирования полости-скважины в несущем слое грунта изображен на рис. 2.

Последовательность устройства полости-скважины в несущем слое грунта включает показанные на рис. 2 следующие основные технологические операции.

Погружают в грунт основания обсадную трубу 1 с башмаком-пробойником 2, состоящим из двух частей -верхней и нижней, и снабженным металлическим ободом-фартуком 3 или защитным кожухом, выполненным в виде усеченного конуса, как показано на рис. 2, или в виде сплошного конуса с частичным возможным заглублением башмака-пробойника 2 в подстилающий несущий слой грунта 4 и образованием полости-скважины 5, после чего в обсадную трубу 1 опускают штангу 6 или обсадную трубу со съемным (сменным) наконечником, торец которого вставляют во внутреннюю полость башмака-пробойника 2 (рис. 2, а). Наличие обода-фартука 3 или защитного кожуха в нижней части на боковой поверхности башмака-пробойника 2 объясняется необходимостью исключения возможного обрушения грунта в образуемую полость-скважину при погружении нижней части башмака-пробойника 2. На рис. 2 уплотненные зоны в несущем слое грунта условно не показаны.

Погружают в грунт основания 4 вначале нижнюю часть башмака-пробойника 2 вместе с ободом-фартуком 3 ударными или вдавливающими воздействиями на штангу 6. Необходимо отметить, что устройство полости-скважины предлагаемой конструкции и технологии наиболее целесообразно применять в грунтах: со степенью влажности не более £,.<0,6-0,7; плотностью в сухом состоянии не более для: глинистых грунтов р^<1,6-1,65 т/м3, песчаных - р^<1,50-1,55 т/м3, потенциально способных уплотняться и обеспечивающих устойчивость вертикальной стенки образованной скважины-полости при глубине-высоте ее не более 1 м, или эти параметры устанавливают экспериментальным путем. При указанных выше параметрах образование скважины-полости погружением нижней части башмака-пробойника может быть выполнено сразу на заданную глубину, как показано на рис. 2, б. Если не удается выполнить это условие, то погружение нижней и верхней частей башмака-пробойника выполняют поэтапно на высоту выпуска обода-фартука, как показано на рис. 2, или кожуха в верхней его части, т. е. погружение частей составного башмака выполняют поочередно вначале нижней, а затем верхней части с зазором на высоту выпуска фартука или кожуха в его верхней части.

Погружают верхнюю часть башмака-пробойника 2 путем приложения ударных или вдавливающих воздействий на обсадную трубу 1 до соприкосновения с верхним обрезом нижней части башмака 2 с образованием полости-скважины 7 с заданными геометрическими параметрами, после чего извлекают штангу со съемным наконечником 6 и устанавливают в полость башмака-пробойника 2 башмак-уширитель 8 (рис. 2, в) для формирования уширенного основания, описанного выше.

Применение сборного (составного) башмака-пробойника не только способствует расширению области применения рассматриваемых типов свай за счет увеличения диаметра (размера в поперечном сечении) пробиваемых скважин и забивных свай, но и снижению энергоемкости и трудоемкости при одновременном увеличении надежности устройства уширенных оснований и возведения свайных фундаментов в целом.

Выбор той или иной описанной выше технологической схемы зависит от физико-механических характеристик грунтов основания, наличия или отсутствия подземных вод, величины и вида действующих нагрузок и других факторов.

Научно-технический и производственный журнал

Таким образом, изложенные технологические схемы устройства свайных фундаментов позволяют существенно расширить область их применения по грунтовым условиям, повысить их несущую способность, надежность применения и являются дальнейшим продолжением работ по совершенствованию устройства фундаментов в уплотненном грунте, а также забивных и набивных свай в пробитых скважинах с уширенным основанием из жесткого грунтового материала, но в то же время, как отмечалось выше, требуют проведения дополнительных экспериментальных исследований.

Кроме того, предлагаемые технические решения устройства забивных свай при соответствующем технико-экономическом обосновании могут быть полностью или частично с некоторой интерпретацией использованы и при устройстве полых забивных свай с теряемым башмаком-пробойником [12], а также набивных свай в пробитых (продавленных) скважинах.

Список литературы

1. Крутов В.И., Ковалев В.А., Ковалев А.С. Совершенствование технологий устройства забивных свай в пробитых скважинах // Механизация строительства. 2015. № 5. С. 14-17.

2. Патент РФ 2582530. Устройство забивной сваи в пробитой скважине с уширенным основанием / Крутов В.И., Ковалев А.С., Ковалев В.А. Заявл. 30.04.2014. Опубл.

27.04.2016. Бюл. № 12.

3. Патент РФ 2601630. Способ устройства забивной сваи / Крутов В.И., Ковалев А.С., Ковалев В.А. Заявл. 16.10.2014. Опубл. 10.05.2016. Бюл. № 13.

4. Крутов В.И., Ковалев А.С., Ковалев В.А. Проектирование и устройство оснований и фундаментов на проса-дочных грунтах. М.: АСВ, 2016. 544 с.

5. Крутов В.И., Ковалев А.С., Ковалев В.А. Современные конструкции и технологии устройства фундаментов в уплотненном грунте. М.: Перо, 2016. 150 с.

6. Крутов В.И., Ковалев А.С., Ковалев В.А. Основания и фундаменты на насыпных грунтах. М.: АСВ, 2016. 470 с.

7. Крутов В.И., Когай В.К., Когай В.А., Пономарев Р.Ю. Исследование вдавливаемых железобетонных свай с уширенным основанием // Промышленное и гражданское строительство. 2016. № 10. С. 42-45.

8. Ковалев В.А., Ковалев А.С. Технологические схемы устройства забивных свай в пробитых скважинах // Строительство: наука и образование. 2017. Т. 7. Вып. 1 (22). Ст. 2. http:// nso-journal.ru/public/joumals/1/ issues/2017/01/02_01_2017. pdf (Дата обращения 18.01.2018).

9. Ковалев В.А., Ковалев А.С. Технические решения устройства фундаментов в уплотненном грунте // Строительство: наука и образование. 2017. Т. 7. Вып. 2 (25). Ст. 1. http:// nso-journal.ru/public/joumals/1/ issues/2017/02/01_02_2017. pdf (Дата обращения 18.01.2018).

10. Патент РФ 2634912. Способ устройства забивной сваи в пробитой скважине в слабых водонасыщенных грунтах (варианты) / Крутов В.И., Ковалев А.С., Ковалев В.А. Заявл. 14.07.2016. Опубл. 08.11.2017. Бюл. № 31.

11. Патент РФ 2640467. Способ устройства забивной сваи / Крутов В.И., Ковалев А.С., Ковалев В.А. Заявл.

10.04.2017. Опубл. 09.01.2018. Бюл. № 1.

12. Ковалев В.А., Ковалев А.С. Устройство круглой полой сваи с уширенным основанием // Жилищное строительство. 2018. № 1-2. С. 66-68.

References

1. Krutov V.I., fovalev A.S., Kovalev V.A. Improvement of technologies of the device of driven piles in the punched wells. Mehanizatsiya stroitel'stva. 2015, No. 5, pp. 14-17. (In Russian).

2. Patent RF 2582530. Krutov V. I., tovalev A.S., Kovalev V.A. Ustroistvo zabivnoi svai v probitoi skvazhine s ushirennym osnovaniem [Installation of a Driven Pile in a Bored Well with a Spread Base]. Declared 30.04.2014. Published 27.04.2016. Bulletin No. 12. (In Russian).

3. Patent RF 2601630. Krutov V.I., tovalev A.S., Kovalev V.A. Sposob ustroistva zabivnoi svai [Driven Pile Installation Method]. Declared 16.10.2014. Published 10.05.2016. Bulletin No. 13. (In Russian).

4. Krutov V.I., Kovalev A.S, Kovalev V.A. Proektirovanie i ustroistvo osnovanii i Fundamentov na prosadochnykh gruntakh [Designing and installation of bases and foundation on collapsible soils]. Moscow: ASV, 2013. 544 p.

5. Krutov V.I., Kovalev A.S, Kovalev V.A. Sovremennye konstruktsii i tekhnologii ustroistva fundamentov v uplotnen-nom grunte [Modern construction of foundations and technologies in soil compaction]. Moscow: Pero. 2016. 150 p.

6. Krutov V.I., Kovalev A.S, Kovalev V.A. Osnovaniya i fundamenty na nasypnykh gruntakh [Basements and foundations on the fillings of soils]. Moscow: ASV. 2016. 470 p.

7. Krutov, V.I., Kogay, V.K., Kogay, V.A, Ponomarev, R.Yu. Study of pressed reinforced concrete piles with expanded base. Promyshlennoe I grazhdanskoe stroitel'stvo. 2016. № 10, pp. 42-45.

8. tovalev V.A., Kovalev A.S. Process diagrams for installation of driven piles in penetrated wells. Stroitel'stvo: nauka i obrazovanie. 2017. Vol. 7. No. 1 (22). St. 2. http://nsojournal. ru/public/journals/1/issues/2017/01/02_01_2017.pdf (Date of access 18.01.2018). (In Russian).

9. tovalev V.A., Kovalev A.S. Specification of engineering proposals for foundations on compacted fills. Stroitel'stvo: nauka i obrazovanie. 2017. Vol. 7. No. 2 (25). St. 1. http:// nsojournal.ru/public/journals/1/issues/2017/02/01_02_2017. pdf (Date of access 18.01.2018). (In Russian).

10. Patent RF 2634912. Sposob ustroistva zabivnoi svai v probitoi skvazhine v slabykh vodonasyshchennykh gruntakh (varianty) [Sposob ustroistva zabivnoi svaiMethod of driving a driven pile in punctured well in weak water-saturated soil (variants)]. Krutov V. I., tovalev A.S., Kovalev V.A. Declared 14.07.2016. Published 08.11.2017. Bulletin No. 31. (In Russian).

iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

11. Patent RF 2640467. Sposob ustroistva zabivnoi svai v probitoi skvazhine v slabykh vodonasyshchennykh gruntakh (varianty) [Driven Pile Installation Method]. Krutov V.I., tovalev A.S., Kovalev V.A. Declared 10.04.2017. Published 09.01.2018. Bulletin No. 1. (In Russian).

12. Kovalev V.A., Kovalev A.S. Installation of a round hollow blunt pile. Zhilishchnoe Stroitel'stvo [Housing Construction]. 2018. No. 1-2, pp. 66-68. (In Russian).

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.