ОАО “Буровая компания “Дельта” свою производственную деятельность ориентирует на освоение и внедрение в геотехническую практику наиболее передовых технологий фундаментостроения, что обеспечивает отечественной строительной отрасли более высокий уровень. При этом основной упор делается на повышение производительности труда в осуществлении работ нулевого цикла, снижение материалоемкости и повышение эксплуатационной надежности выполняемых фундаментных конструкций в конкретных инженерно-геологических и гидрогеологических условиях застраиваемых объектов. Успеху в этом направлении способствует оснащение компании высокопроизводительными механизмами с требуемой оснасткой за счет их закупки у наиболее развитых зарубежных фирм. При необходимости производится их оперативная модернизация при наличии собственной производственной базы. Важная роль принадлежит также научному сопровождению, в котором принимают участие ученые кафедры геотехники и экологии в строительстве БНТУ. Их богатый научный потенциал способствует оперативному совершенствованию конструктивно-технологических решений исходя из большого многообразия грунтовых условий, порой весьма неблагоприятных, а совместное выполнение работ по испытанию свай нагрузкой до 1000 тонн обеспечивает соблюдение требований нормативов и выявление фактической несущей нагрузки сваи – в итоге принимаются более экономичные и надежные решения по свайным фундаментам. Остановимся на описании некоторых технологий, применяемых буровой компанией.
Сооружение “стен в грунте” по технологии С.S.Р. с использованием буровой установки с двумя вращателями
Традиционно для сооружения сплошных линейных фундаментов применяется технология “стена в грунте” с использованием грейферного ковша. Однако особенности данной технологии требуют большого количества специального оборудования для приготовления, очистки и последующего хранения бентонитного раствора. В условиях плотной городской застройки размещение оборудования на стройплощадке, вывоз грунта, загрязненного бентонитным раствором, и его последующая утилизация создают проблемы и требуют дополнительных затрат.
Система С.S.Р. (Cased Secant Piles – секущие сваи с обсадной трубой) представляет собой сочетание двух технологий наполнения буронабивных свай: применение непрерывного шнека с использованием обсадных труб, что позволяет сооружать фундаменты без бентонитного раствора в любых типах грунта, в том числе и обводненных. Для технологии С.S.Р. разработаны специальные буровые установки, оснащенные двумя вращателями. Конструктивной особенностью оборудования является установка непрерывного шнека внутри обсадной трубы (фото 1).
Формирование сваи происходит следующим образом: бурение начинают с погружения обсадной трубы на небольшую глубину, затем, вращая непрерывный шнек и обсадную трубу в разные стороны, доходят до заданной глубины. При этом сохраняется опережение обсадной трубы, что не позволяет грунтовым водам проникнуть внутрь ее полости с разупрочнением за счет этого окружающего грунта. После достижения заданной глубины через полую часть шнека начинают подачу бетона с одновременным подъемом шнека и трубы. Заполняющий обсадную трубу разрыхляемый шнеком грунт выходит вдоль лопастей шнека вверх и удаляется при помощи очистителя. После заполнения обсадной трубы бетоном она извлекается, а в тело полученной сваи при помощи вибратора погружается арматурный каркас. Технология С.S.Р. позволяет сооружать буросекущие сваи с гарантированным отклонением от вертикали менее 1,0–1,5%, причем имеющимся у ОАО “Буровая компания “Дельта” оборудованием можно изготавливать сваи диаметрами 660, 820, 1020 мм глубиной до 21,5 м. Достигаемая повышенная несущая способность оснований таких свай обеспечивает возможность сокращения нужного их количества и сопутствующих этому сроков выполнения работ.
Буровые сваи, изготавливаемые без выемки грунта
Формирование скважин в пористых маловлажных лессовых грунтах за счет уплотнения и вытеснения грунта с помощью раскатчика было предложено в СССР В.И. Феклиным. Немецкая фирма “Bauer” в развитие данной технологии разработала комплект оборудования для раскатки и бетонирования скважин в слабых водонасыщенных грунтах. При этом технология изготовления свай вытеснения системы Bauer включает выполнение скважины для сваи без извлечения грунта за счет его уплотнения рабочим органом, который представляет собой конус с винтовой лопастью. Конус закреплен на конце буровой трубы (фото 2).
Рис. 1. Устройство буронабивной сваи с применением бурового шнека:
1. Бурение шнеком
2. Подача бетона и извлечение шнека
3. Заполнение скважины бетоном
4. Установка арматурного каркаса
При погружении рабочего органа грунт вытесняется в стороны и вокруг скважины образуется уплотненная зона, размер которой зависит от свойств грунта, скорости погружения и конструкции рабочего органа.
За счет опрессовки грунта вокруг скважины несущая способность свай Bauer становится значительно больше в сравнении с традиционными буровыми сваями. По данным разработчика технологии, трение по их боковой поверхности примерно на 30% больше, чем у буровых свай, а сопротивление сжатию под их острием увеличивается на 50–70%. При достижении буровой трубой с рабочим органом проектной отметки производится подача бетонной смеси под давлением, которое на выходе из бетононасоса суммируется с весом бетонного столба. После этого производится вдавливание арматурного каркаса при помощи вибропогружателя.
Итальянская фирма “Soilmec” изготовила для ОАО “Буровая компания “Дельта” комплект оборудования, включающий набор раскатчиков (фото 2) диаметрами 450, 650, 800 мм, аутригеры (фото 3) и дополнительную лебедку для задавливания раскатчика. Оборудование смонтировано на буровой установке SR-65 (максимальный крутящий момент 240 кH•м, мощность двигателя – 300 кВт, масса – 72 т).
Устройство буронабивных свай с применением непрерывного полого шнека
Прогресс в развитии технологий устройства буровых свай частично был продиктован разработками буронабивных свай, выполняемых по технологии непрерывного проходного шнека. Для устройства сваи в грунт на определенную глубину ввинчивается непрерывный проходной полый шнек с пробкой на конце (фото 4), которая препятствует проникновению грунта внутрь полого шнека в процессе бурения.
По достижении проектной отметки скважины в нее через полый шнек подается некоторое количество бетонной смеси или цементного раствора для его скопления на лопастях шнека. Затем по мере извлечения шнека производится дальнейшее одновременное нагнетание в скважину бетонной смеси или цементного раствора (фото 5).
Скорости извлечения шнека и нагнетания бетонной смеси или цементного раствора в скважину должны быть синхронизированы, поскольку их соотношение определяет среднюю площадь поперечного сечения сваи, которое следует увязывать с ее проектным диаметром. Неправильно определенное соотношение скоростей может способствовать формированию сваи неверного диаметра. При быстром извлечении шнека существует риск нарушения целостности ствола сваи, а при слишком медленном происходит избыточный расход бетонной смеси. Для исключения такого несоответствия используется самый современный бортовой компьютер, с помощью которого и обеспечивается дополнительный контроль целостности ствола и несущей способности свай. Благодаря использованию указанного современного оборудования в настоящее время имеется возможность устройства свай CFА диаметрами от 0,45 до 1,00 м при длине до 24 м.
Контроль качества изготовления свай
В зависимости от используемого оборудования во время устройства буронабивных свай, выполняемых с применением бурового шнека, могут измеряться и вычисляться следующие параметры: частота вращения шнека и создаваемый крутящий момент, скорости бурения (проникновения шнека в грунт), нагнетания бетонной смеси и извлечения шнека из грунта.
Ранее контроль качества устройства свай осуществлялся производителями работ, которые руководствовались стандартами и нормами по бурению скважин. В настоящее время на стройплощадках во всем мире работа буровых установок контролируется с помощью автоматизированных систем. Хотя такие системы контроля способны предоставлять ценную информацию о качестве свай, но все же не могут заменить высококвалифицированных специалистов. Методы автоматического контроля качества базируются на измерении объема и давления закачки цементного раствора (бетонной смеси). Стандартные автоматизированные системы позволяют измерять следующие параметры: 1) время, глубину и развиваемое в гидросистеме давление во время бурения; 2) время, глубину, объем закачиваемого цементного раствора (бетонной смеси) и давление во время подачи его в скважину. В процессе выполнения работ по устройству свай на экраны мониторов выводятся различные графики, отражающие состояние технологического процесса в режиме реального времени (это позволяет в случае необходимости оперативно вносить корректирующие изменения) (фото 6). Таким образом, на каждую сваю имеется паспорт в электронном виде (фото 7).
Аналогичные системы автоматизированного контроля используются и при устройстве буронабивных свай с боковым вытеснением грунта. Они служат для постоянного контроля глубины проникновения бурового инструмента, вертикального усилия, крутящего момента, скорости проникновения и частоты вращения раскатчика. С помощью этих систем может определяться удельное потребление энергии с учетом упомянутых ранее переменных и других параметров для используемого оборудования. Полученные результаты при заданных глубинах бурения могут сопоставляться с результатами полевых испытаний и применяться для наглядной оценки работ по устройству свай, а также для прогнозирования их несущей способности.
Буронабивные сваи с вытеснением грунта и выполняемые при помощи полого бурового шнека (сваи CFA) широко используются в Европе, США, в настоящее время завоевывают рынок в РФ и Украине. Эти технологии требуют меньших финансовых и временных затрат. Их применение при создании элементов жесткости для укрепления грунта имеет ряд преимуществ: относительно небольшие диаметры свай, повышенное трение вдоль стволов и отпор под нижними концами и уширениями, возможность избегать или, по крайней мере, сократить использование стальных арматурных каркасов и др.
В Республике Беларусь существует нормативная база, достаточная для проектирования и применения буровых свай, выполняемых посредством вышеуказанных технологий, обеспечивающих опрессовку окружающего грунта за счет его вытеснения в стороны при раскатке или при закачке бетона под давлением. В частности, в настоящее время на территории нашей страны применительно к сваям с вытеснением грунта в стороны за счет раскатки справедливы предписания Пособия П 19–04 к СНБ 5.01.01–99 “Проектирование и устройство фундаментов из свай набивных с уплотненным основанием”, а для свай по технологии CFA – Пособия П 18–04 к СНБ 5.01.01–99 “Проектирование и устройство буроинъекционных анкеров и свай”. Оба эти документа будут переработаны в кодексы установившейся практики (ТКП) в соответствии с новой структурой ТНПА, исходя из их гармонизации с европейскими нормами (еврокодами и сопутствующими им стандартами), введенными на территории Республики Беларусь с 01.01.2010.
ОАО "Буровая компания "Дельта"
247511, ул. Трудовая 36а, д. Борщевка,
Речицкий район, Гомельская область,
Беларусь
тел. +375 232 73 19 76,
факс: +375 17 553 12 49, 70 46 30
e-mail: [email protected]
http:// ]]>www.bkdelta.ru]]>