Рис. 3.14. Бурение четных скважин с использованием образованных в нечетных сваях пазов в качестве направляющих, их армирование и бетонирование в них четных свай. Форшахта 1 с направляющими отверстиями для нечетных 2 и четных 3 скважин, каркасы арматуры 4, гибкие армированные рукава 5
Способ устройства инъекционной сваи
Способ устройства инъекционной сваи (рис. 3.15) включает устройство скважины без извлечения грунта путем вдавливания наконечника и инъектирование твердеющего закрепляющего раствора через инъекторную трубу. Новым является то, что используют перфорированную по всей длине инъекторную трубу, на конце которой закреплен конусный наконечник, состоящий из диска и режущих пластин, края которых выступают за основание диска, диаметр которого больше диаметра инъекторной трубы, и в грунт вдавливают инъекторную трубу с наконечником с одновременным нарезанием на стенках скважины продольных пазов и образованием зазора между стенками образуемой скважины и инъекторной трубой, а по окончании процесса инъектирования инъекторную трубу с наконечником оставляют в скважине. Таким образом повышается технологичность, несущая способность сваи при снижении сроков ее возведения.
Рис. 3.15. Способ устройства инъекционной сваи:
1 – инъекторная труба;
2 – конусный наконечник;
3 – режущие пластины;
4 – сквозные фланцы;
5 – отверстия;
6 – пробка;
7 – нагрузка;
8 – уплотненная зона
Сваи вдавливания
В настоящее время появились сваевдавливающие установки, в составе которых крановая установка, пресс-группа, закрепленная на раме, с полыми опорными передвигающимися продольными и поперечными платформами, которые могут заполняться жидкостью и служить пригрузом с созданием усилия вдавливания до 3600 кН.
Преимущества технологии вдавливания свай заводского изготовления:
♦ контроль качества конструкции ствола сваи проводится до ее погружения;
♦ обеспечение высокой точности погружения, особенно при использовании лидерного бурения;
♦ исключены вибрационные воздействия как на расположенные рядом здания и сооружения, так и на саму конструкцию сваи;
♦ усилие вдавливания зависит от веса машины и может быть увеличено добавлением груза до 100–160 т; технология позволяет вести погружение свай в предварительно пробуренные скважины (использование лидерного бурения), что значительно снижает необходимое усилие вдавливания;
♦ практически полная бесшумность работы обеспечивается электрогидравлическим приводом машины;
♦ возможности проведения непрерывного контроля усилия вдавливания, а следовательно, и оценки несущей способности погружаемой сваи.
На стройках появилось оборудование для вдавливания шпунта на базе кранового оборудования ДЭК весом до 15 т, оно позволяет производить вдавливание шпунтовых свай собственным весом (рис. 3.16).
Рис. 3.16. Способ устройства инъекционной сваи
При вдавливании шпунта Z-профиля используется копровая машина, имеющая специальную навеску, позволяющую выполнять вдавливание шпунта в виде кассет из 4-шпунтовых свай, заранее собранных вместе на стенде.
Японские установки могут создавать усилие вдавливания до 1100 кН и погружать шпунтовые сваи со скоростью от 1,5 до 35 м/мин.
Буроинъекционные сваи
Буроинъекционные сваи преимущественно используются при усилении оснований и фундаментов существующих реконструируемых и реставрируемых зданий и сооружений, в частности памятников архитектуры. Помимо этого, буроинъекционные сваи могут применяться и при строительстве новых сооружений рядом с существующими зданиями.
За рубежом их называют «корневидными сваями» из-за формы ствола, имеющего по длине многочисленные местные уширения, получаемые при нагнетании раствора в скважину под давлением. Буроинъекционные сваи обладают большим относительным заглублением, которое характеризует отношение длины сваи к ее диаметру.
По окончании цементации скважину выдерживают в течение 2–3 суток.
Давление нагнетания при цементации фундаментов не превышает 0,1 МПа, при цементации зоны контакта – 0,2 МПа. Нагнетание прекращают, если расход цементационного раствора в течение 10 мин при давлении 0,2 МПа не превышает 1 л/мин.
Рис. 3.17. Буроинъекционные сваи
Технологический цикл устройства буроинъекционных свай (рис. 3.17): Бурение кладки фундаментов и (в случае необходимости) стен.
♦ Установка трубы-кондуктора.
♦ Бурение скважины в грунте до проектной отметки.
♦ Заполнение скважины раствором.
♦ Установка арматурного каркаса.
♦ Опрессовка скважины.
Глава 4. Защита и усиление сооружений
В настоящее время в эксплуатации находится большое количество различных зданий и сооружений. Многие из этих объектов, особенно эксплуатируемые в условиях повышенной агрессивности внешней среды, приходят в неудовлетворительное состояние через 15–20 лет работы и требуют ремонта. Помимо этого возникает потребность в усилении сооружений при реконструкции, в связи с изменением технологических процессов и нагрузок на конструкции.
В настоящих рекомендациях представлены различные способы ремонта и усиления конструкций инженерных сооружений. Глава содержит общие методы ремонта строительных конструкций, примеры усиления и восстановления конструкций инженерных сооружений.
Укрепление оснований и фундаментов
Метод восстановления трубопроводов
Метод полимерного рукава при ремонте трубопроводов показан на рис. 4.1.
Рис. 4.1. Метод полимерного рукава при ремонте трубопроводов
Технически метод прост: рукав, изготавливаемый из нескольких слоев полиэфирного волокна, пропитывается полиэфирными или эпоксидными смолами, монтируется бестраншейно в старый трубопровод и полимеризуется на месте, образовывая прочную трубу, вплотную прилегающую к старому трубопроводу.
Примеры:
♦ восстановление канализационных коллекторов сложной формы и большого диаметра (до 2000 мм);
♦ восстановление трубопроводов напорного водоснабжения большого диаметра (до 2000 мм);
♦ восстановление трубопроводов в стесненных условиях городской застройки.
Метод позволяет полностью обойтись без земляных работ или существенно ограничить их объем.
Способ защиты свайного фундамента от морозного пучения
Способ предусматривает вмораживание фундамента в грунтовое основание, которое осуществляют путем искусственного промораживания массива окружающего фундамент грунта ниже глубины сезонного промерзания, причем искусственное промораживание массива грунта начинают при установлении отрицательной среднесуточной температуры окружающего воздуха и промораживают с каждой стороны фундамента массив грунта, равный двойной ширине фундамента, причем глубину зоны промораживания определяют на основании приведенной зависимости. Техническим результатом является упрощение технологии осуществления способа защиты фундамента от морозного пучения, а также снижение трудоемкости и стоимости при повышении эффективности и надежности способа.
Пример 1. Вокруг трубчатой металлической сваи диаметром 325 мм, заглубленной на 8 м, на расстоянии 0,6 м были установлены 4 СОУ парожидкостного типа с термоизолированным соединительным теплопроводом на глубину 3,5 м, что соответствовало середине глубины промораживаемой зоны, мощность которой при глубине сезонного естественного промерзания 2,0 м была принята 3,0 м.
При установлении отрицательной среднесуточной температуры наружного воздуха СОУ автоматически включились в работу, и начался процесс промораживания грунта вокруг сваи. Через 10 суток температура грунта в промораживаемой зоне достигла -3 °С, а за последующие 20 дней составила -6° С. После промерзания грунта в заданном интервале глубины от -2,0 до 5,0 м произошло дальнейшее понижение температуры мерзлого грунта до -8 °С, увеличение прочности его смерзания со сваей и сил, удерживающих сваю от выпучивания. Процесс промораживания контролировался с помощью наблюдательных температурных скважин, пробуренных в зоне промораживания. Как в период искусственного промораживания, так и в течение последующего зимнего сезона перемещения сваи не наблюдалось.
Пример 2. Был применен также физико-химический способ повышения прочности смерзания грунтов основания со сваей. Он заключался во введении в грунтовый массив перед промораживанием водного раствора поливинилового спирта (ПВС) 1 % концентрации. Результаты испытания сваи на выдергивающую нагрузку показали, что удерживающие силы для песков повысились в 4 раза, а для суглинков – в 5 раз.
