Буронабивні палі з розширеною п`ятою - пальові фундаменти

Найпопулярніше

Буронабивні палі з розширеною п`ятою

Застосовується кілька типів буронабивних паль з розширеною п`ятою. Одними з перших почали застосовуватися палі системи ЦНДІЗ, запропоновані проф. Е. Л. Хлебниковим. Вони виконуються за допомогою спеціальної установки, що складається з копра, бурової колони, ротора, бурового долота і системи розкриваються ножів для освіти уширенной п`яти.

Бурової механізм підвішують до копру (наприклад, універсальний копер СБСМ-680) або до крана, забезпеченому напрямними стрілами. Палі можуть виконуватися вертикальними або похилими (нахил до 1. 4).

Стовбур свердловини разбурівается при закритих ножах. На заданій глибині ножі поступово розкривають за допомогою гідравлічного пристрою і виробляють розробку порожнини для розширеної п`яти.

Подається в свердловину глинистий розчин завдяки більшому питомій вазі (1,2-1,4 т / м3), ніж у води, створює гідродинамічну силу, спрямовану в бік грунту, яка утримує стінки свердловини від обвалення під час буріння і бетонірованія- одночасно відбувається кольматація грунту глинистими частинками. Інше призначення глинистого розчину - промивка забою свердловини і винос разбуренной грунту, а також охолодження і змащення робочої частини бурового механізму. Рівень глинистого розчину в свердловині в процесі її буріння, очищення та бетонування не повинен бути нижче рівня грунтових вод і низу обсадних патрубка, що закріплює гирлі свердловини.

У зимовий час глинистий розчин підігрівають, щоб оберегти його від замерзання. Заливка глинистого розчину в свердловину проводиться по шлангах. Бурова колона є одночасно пульповоди і по ній відбувається підйом пульпи, яка через верхню трубу, що відводить надходить в очисник відпрацьованого розчину. Разбуренной порода з незв`язних ґрунтів видаляється ерліфтом, розміщеним під ножами розширювача.

Глинисті породи розробляють фрезою-буром грейферного типу. У міру накопичення грунту фрезу разом з буровою колоною періодично піднімають на поверхню і очищають від ґрунту. У зв`язку з цим максимальна глибина буріння в зв`язковому грунті обмежується висотою копра і не перевищує 25 м.

Купол розширення, що розробляється ножами, може мати сферичну або параболічну форму, що досягається відповідною швидкістю переміщення колони з ножами по вертикалі в процесі пристрою розширення.

При піщаних грунтах краще форма параболоїда, як більш стійка.

Після закінчення буріння свердловину заповнюють литим бетоном з осадкою конуса не менше 18 см-марка бетону повинна бути не нижче 200 при витраті цементу не менше 400 кг на 1 м3 бетону.

Бетонування стовбура і розширення палі виробляється під глинистим розчином (підводним способом) методом вертикально переміщається труби (ТВП). Одночасно з бетонуванням подає бетон труба поступово витягується з свердловини.

При необхідності перед бетонуванням в свердловину встановлюється арматурний каркас. Його діаметр і закріплення в свердловині повинні забезпечити захисний шар бетону товщиною не менше 50 мм.

Слід зазначити, що литий бетон, з якого виконують буронабивні палі, гірше пручається дії агресивного середовища, ніж забивні залізобетонні палі.

При глибині занурення менш 12-15 м застосування паль ЦНДІЗ невигідно. Розширені п`яти паль доцільно спирати на глибоко розташовані міцні нашарування грунтів.

Буріння може виконуватися в нескельних грунтах (аж до твердих глин). Наявність валунів в зоні розширення перешкоджає його пристрою.

Бурові установки ЦНДІЗ використовують головним чином при будівництві великих гідротехнічних споруд і мостів. Що стосується інших видів будівництва, то тут використовують більш легке маневрений самохідне обладнання, серійно випускається нашою промисловістю для геолого-розвідувального буріння.

Залежно від ґрунтових умов застосовують так званий «сухий» спосіб або ж буріння під глинистим розчином (рис. 18 і 19).

Рис 18 Встановлення набивних паль з розширеною п`ятою сухим способом

I - шнекове буріння свердловини діаметром 400-600 мм агрегатом УГБХ 150, II - пристрій уширенной порожнини за допомогою розширювача, III - установка інвентарної обсадної труби з воронкою, IV - опускання арматурного каркаса, V - заповнення свердловини бетонною сумішшю марки 200 з осадкою конуса 14 -16 см-VI - витяг інвентарної обсадної труби з воронкою, VII - утеплення голови палі

Рис.19 Встановлення набивних паль з розширеною п`ятою під глинистим розчином

I - буріння свердловини діаметром 500-800 мм під глинистим розчином буровим агрегатом УРБ ЗАМ, II - пристрій розширеної порожнини за допомогою розширювача, III-установка арматурного каркаса, IV - установка труби для бетонування, V - установка клапана і вібробункера, VI - бетонування з одночасним підйомом труби-VII -узел утеплення, 1 - буровий агрегат УРБ ЗАМ, 2 - насосна установка, 3 - глиномішалку, 4 - розширювач, 5 -арматурний каркас, 6 - гак стріли автокрана, 7 - труба для бетонування, 8 - клапан для спуску бетонної суміші, 9 - дріт 2,5-3 мм, 10 - бункер з ібратором для бетонування, 11 - клапан, 12 - толь, 13 - тирса, 14, 15 - земля, 16 - обрізки дощок

Для буріння «сухим» способом найбільш відповідного устаткування є установка УГБХ-150, створена на базі трелювального трактора ТДТ-60, або бурової агрегат УРБ-3АМ. Після досягнення проектної відмітки до обертач верстата замість шнеків приєднується розширювач, за допомогою якого можна виконати розширення діаметром від 80 до 160 см. До розширювачі знизу приєднана на шарнірах ємність для разбуренной породи, що опускається на дно свердловини. Висота ємності приймається від 0,7 до 1 м, а діаметр - по свердловині. Після заповнення ємності грунтом її витягують разом з розширювачем на поверхню, піднімаючи штангу без обертання. Таку операцію доводиться проробляти кілька разів, і це забирає чимало часу, а крім того, призводить до обвалювання грунту на дно свердловини при опусканні ємності.

При бурінні під глинистим розчином, після того як витягнуть долото в свердловину опускають розширювач, який має спеціальну опорну п`яту для центрування і сприйняття тиску бурових штанг.

Розбурювання уширенной порожнини забирає 30-40 хв. Після вилучення розширювача в свердловину опускають арматурний каркас і роблять бетонування методом вертикально переміщається труби. Для цього в свердловину опускають обсадних труб, яку не доводять до дна на 30-40 см, і зверху до неї прикріплюють вібробункер. У трубу поміщають воронку-роздільник, підвішену на дроті, і бункер завантажують бетоном з осадкою конуса 16-18 см.

Бетон з бункера рухається по трубі разом з опускається лійкою-роздільником. При цьому глинистий розчин з труби витісняється в затрубний простір і випливає зі свердловини в лотки, по яких надходить у відстійник.

Як тільки з гирла свердловини перестає витікати глинистий розчин, включають вібратор і поступово витягають із свердловини бетоноподающую трубу.

Бетонування палі ведуть до позначки, що перевищує проектну на 30-40 см. Згодом цей верхній шар бетону з домішкою глинистого розчину зрізають.

За зміну одним агрегатом «сухим» способом виконують до 4-5 буронабивних паль з розширеною п`ятою, а при бурінні під глинистим розчином - 2-3 палі.

При влаштуванні буронабивних паль особливу увагу необхідно приділяти ретельному очищенню розширення від залишків грунту і після закінчення буріння обов`язково перевіряти розміри і форму свердловини для стовбура і отвору для розширення. При тривалій перерві необхідно проводити повторне очищення свердловини.

Армування і бетонування повинні проводитися не пізніше ніж через 16 год після закінчення буріння. Це особливо важливо в тих випадках, коли підставою паль служать глини або суглинки, а буріння ведеться під глинистим розчином, і підстава під п`ятою палі може бути значно ослаблений через додаткового зволоження і набухання грунту і осідання на дно частинок з тиксотропного розчину.

Пристрій уширенной п`яти забезпечує значне підвищення несучої здатності буронабивних паль і зниження витрат на влаштування фундаментів. У той же час ускладнюється технологія пристрою, оскільки буріння розширених порожнин важче піддається індустріалізації в порівнянні з бурінням самої свердловини.

Рис.20 Спосіб підвищення несучої здатності палі нагнітанням під її п`яту цементного розчину

1 - бетонна паля, 2 - цементний розчин, 3 - трубка, 4 - пробка виштовхується при нагнітанні цементного розчину

Слід сказати і про те, що при влаштуванні розширення «сухим» способом під ємністю (цебром) на дні свердловини утворюється шар обвалився пухкого грунту, а при бурінні під глинистим розчином - шар осілого глинистого шламу, що призводить до збільшення осідань основи.

Уникнути це можна, застосовуючи попереднє ущільнення грунту під п`ятою за допомогою нагнітання туди цементного розчину (рис. 20). Для цього в процесі бетонування палі в її стовбурі створюється канал, наприклад, шляхом замонолічування в бетоні труби діаметром 40-50 мм з короткою пробкою на нижньому кінці. Після закінчення бетонування через цей канал під п`яту паль нагнітається під великим тиском близько 20-25 атм цементний розчин, який на початку свого руху виштовхує пробку. Повітря, що нагнітається під п`яту палі розчин віджимає глинистий шлам в сторони і ущільнює грунт підстави.

Максимальне можливе тиск на грунт залежить від ваги палі і реактивного опору грунту підйому палі при тиску на її п`яту цементного розчину. Для підвищення ефекту попереднього ущільнення грунту і зменшення в ньому залишкових деформацій доцільно застосувати повторне (циклічне) підвищення тиску в нагнітається розчині до максимуму і його зниження.

Рекомендований прийом простий і забезпечує значне зменшення осідань основи після додатки експлуатаційного навантаження. Таким шляхом несуча здатність паль може бути ще більш підвищена.