Главная / Про Бетон / Бурение скважины и заполнение ее бетоном

Бурение скважины и заполнение ее бетоном

Устройство буронабивных свай / ЖБИ, бетон, цемент

1. До начала производства работ необходимо подготовить строительную площадку для бурения скважин. При подготовке стройплощадки руководствоваться стройгенпланом и проектом производства работ.

2. Всем инжинерно-техническим работникам, задействованным на сооружении буронабивных свай, изучить регламент, проектную и нормативную документацию.

3. Начальнику участка убедиться в наличии необходимых согласований, штампа заказчика и записей, разрешающих производство работ.

4. Выполнить ограждение строительной площадки согласно стройгенплану.

5. Разместить на стройплощадке бытовые и технологические помещения в соответствии со стройгенпданом.

6. Подготовить бланки актов на скрытые работы и журналы производства работ.

7. Оградить сигнальным ограждением место производства работ от доступа посторонних лиц.

8. Освободить от посторонних конструкций и оборудования место производства работ.

9. Геодезической службе принять по акту разбивочные оси и реперы.

10. Геодезической службе выполнить разбивку осей свай, проверить отметку верха существующей площадкой уклон во всех направлениях. Уклон должен быть не более 0,5 % (после установки буровой машины повторно проверить уклон площадки).

11. Начальнику участка обеспечить отсыпку, планировку и покрытие площадки под буровой станок дорожными плитами с обеспечением уклона во всех направлениях не более 0,5»%.

12. Организовать подъездные пути к площадке с укладкой дорожных плит в основании.

13. Организовать места складирования арматурных каркасов и технологического оборудования.

15. Организовать отвод воды от промывки бетонолитных и обсадных труб и оборудования.

16. Совместно с Заказчиком определить места для временных отвалов вырабатываемого грунта.

17. Организовать освещение стройплощадки для возможности ведения работ круглосуточно.

. Бурение скважин производится с помощью буровых станков:

1. При этом уклон площадки во всех направлениях должен быть не более 0,5%. После установки качательного механизма — стола и обжатия повторно проверить уклон площадки и в случае отклонений выровнить стол.

2. Перестропить качательный механизм за передние проушины. Приподнять и наехать на ось сваи, привязываясь к геодезическим закреплениям контуров сваи.

3. При помощи инвентарных стропов застропить нижнюю ножевую секцию обсадной трубы и подать в зев качательного механизма. Секцию обжать зажимным кольцом и опуская выравнивать секцию по вертикали. Наехать на ось сваи окончательно, проверяя размеры от закреплений. После задавливания и выравнивания трубы, расстропить ножевую трубу.

4. В начале бурения необходимо тщательно выставить ножевую секцию обсадной трубы по уровню, т.к. этим задается дальнейшее направление всей обсадной трубы в сборе. По мере погружения обсадной трубы извлекать буровым инструментом — шнеком — для буровой установки JUNTTAN РМ 18—30 и грейфером — для базовой машины LIBHERR НS 843 НВ —грунт во временный отвал. Грунт из отвала погрузчиком грузить в самосвалы для вывозки.

5. Бурение скважин в обсадных трубах должно осуществляться:

— В песках, супесях без опережающего забоя. Низ обсадной трубы должен быть заглублен в грунт не менее чем на 0,5м;

— В суглинках, глинах, известняках допускается опережение забоя низом обсадной трубы до 0,5м.

6. При бурении скважины и уширения в обводнённых неустойчивых грунтах бурение необходимо вести с водопригрузом, при этом поддерживать уровень воды в скважине не менее чем на 3 метра выше уровня грунтовых вод для предупреждения наплыва обводнённого грунта в скважину. Для этого в скважину периодически добавляется вода, для чего на стройплощадке должно быть предусмотрено водоснабжение или доставка воды автоцистернами. Величина избыточного уровня воды в обсадной трубе указывается в ППР.

7. После того как верхний стык обсадной трубы достигнет уровня на 0,5м выше верха качательного механизма буровой, необходимо установить следующую секцию обсадной трубы, закрепить на пробки-болты, и т.д. Стыки обсадных труб должны быть смазаны отработанным маслом или солидолом для облегчения их последующей расстыковки. Для обеспечения легкости последующей разборки обсадных труб резьбу в отверстиях и на пробках прочищать металлическими щетками, производить их смазку.

8. Установка и затяжка пробок-болтов производится одновременно с четырех диаметрально противоположных сторон с движением (установкой) в одну сторону часовой стрелки. Затяжка пробок-болтов производится до максимального усилия «от руки». Оформленный стык обсадных труб проверяет мастер, что все 100% пробок-болтов установлены и затянуты.

9. Во время разработки грунта необходимо постоянно вести замеры погружения обсадной трубы, уровня грунта в ней, отмечать появление грунтовых вод, фактическую толщину и характер геологических слоев, записывая все данные в журнал буровых работ.

10. Обсадные трубы погружаются до проектной отметки низа сваи.

11. По окончании бурения следует проверить соответствие проекту фактических размеров скважины, отметки устья, забоя и расположения скважины в плане, а также установить соответствие типа грунта основания данным инженерно-геологических изысканий.

12. Между зачисткой забоя скважины и началом бетонирования скважины, включая все промежуточные работы по установке арматурного каркаса, бетонолитных труб и окончательной подготовкой к бетонированию, должно пройти не более 8 часов.

13. В случае, когда предвидится значительная задержка с началом работ по монтажу каркаса и бетонированию столба, бурение скважины необходимо приостановить, не доходя 1—2м до проектной отметки забоя.

14. При погружении обсадных труб контролировать рабочее давление в гидросистеме качательного механизма — стола:

максимально допустимое рабочее давление гидронасоса — 270 bar;

оптимальное (рабочее) давление при погружении и качании обсадных труб — до 170 bar.

1. Арматурная сталь (стержневая, проволочная) и сортовой прокат, арматурные изделия и закладные элементы должны соответствовать проекту и требованиям соответствующих стандартов. Замена предусмотренной проектом арматурной стали должны быть согласованы с проектной организацией.

2. Для изготовления каркасов применяется арматура периодического профиля А-Ш по ГОСТ 5781—82*, закладные детали из стали СтЗсп по ГОСТ 535—88*.

3. Арматурные каркасы изготавливаются в арматурном цехе на полигоне и доставляются на участок строительства на автотранспорте. При изготовлении каркасы разных типов необходимо маркировать краской — каждый тип каркасов отдельным цветом. На каждый каркас навешивается фанерная бирка с маркой каркаса.

4. При транспортировке и хранении на строительной площадке арматурных каркасов буровых свай должна быть исключена возможность их повреждения. Арматурные каркасы должны храниться на подкладках, исключающих возможность загрязнения стержней каркасов или их примерзания к земле. В зимнее время необходимо принимать меры по защите арматурных каркасов от налипания снега и обледенения арматуры (накрыть п/э плёнкой или дорнитом).

5. Для предотвращения подъёма каркаса в процессе бетонирования скважины, в нижней части каркаса необходимо приварить уголки или полосу. Конструкция нижней части каркаса указывается в рабочих чертежах.

6. Арматурный каркас перед опусканием в скважину освидетельствуется и принимается по акту.

В зимний период, до установки каркаса в проектное положение, производится его визуальный осмотр. При наличии на арматурном каркасе снега и льда необходимо произвести очистку арматуры каркаса от налипшего снега и льда, при необходимости, путем его отогревания с помощью калориферов. При этом в «Журнале производства работ» делается запись об очистке каркаса.

1. Перед началом бетонирования скважина с установленным арматурным каркасом должна быть освидетельствована и принята по акту.

2. Бетонирование буронабивных свай выполняется бетонной смесью по ГОСТ 26633—91, марки, в соответствии с рабочей документацией, с характеристиками по ГОСТ 7473—94 и подвижностью 18—22см.

3. Бетонирование столба производится методом ВПТ на всю высоту.

4. Перед началом работ бетонолитная труба собирается, проверяется на герметичность и размечается по длине.

5. Бетонолитная труба Ф235мм устанавливается в скважину и вывешивается на инвентарной «вилке», которая опирается на верх обсадной трубы после монтажа каркаса. На верх бетонолитной трубы устанавливается приёмная воронка объёмом около 1мЗ. Низ бетонолитной трубы не доходит до дна забоя на 20—30 см.

6. Первоначальное заполнение бетонолитной трубы бетонной смесью выполняется в следующем порядке:

— В горловине бетонолитной трубы устанавливается пробка из мешковины с опилками для вытеснения из бетонолитной трубы воды под давлением веса бетонной смеси в начале бетонирования;

— В устъе приёмного бункера устанавливается заглушка из металлического листа с тросиком для её извлечения;

— Приёмный бункер заполняется бетонной смесью;

— Краном, за тросик, извлечь металлическую заглушку из приёмного бункера;

— Продолжить бетонирование скважины, подавая бетонную смесь в приёмный бункер из автобетоносмесителя.

7. В процессе бетонирования необходимо постоянно контролировать заглубление в бетонную смесь низа бетонолитной трубы (не менее 2,0м и не более 4м) и низа обсадных труб (не менее 2м) с записью в журнале бетонирования свай.

8. Подача бетонной смеси в приёмную воронку осуществляется непосредственно из автобетоноемесителя (или кублом, объёмом 1мЗ, с помощью вспомогательного крана).

9. Перед началом бетонирования необходимо определить очередность демонтажа обсадных и бетонолитных труб. В зависимости от принятой схемы собранной бетонолитной трубы и объема улаженной бетонной смеси следует знать, что:

Для столбов диаметром 1,2м:
— Объем 1 п.м бетона столба скважины (диаметр 1,2)м —1,13 м3
— Объём 1 п.м бетона внутри бетонолитной трубы диаметр 235мм — 0,043 м3

Для столбов диаметром 1,5м:
— Объем 1 п.м бетона столба скважины (диаметр 1,5)м —1,766 м3
— Объем 1 п.м бетона столба внутри обсадной трубы (диаметр 1,4м) -1,540 м3
— Объём 1 п.м бетона внутри бетонолитной трубы диаметр 235мм — 0,043 м

10. Укладку бетонной смеси следует вести из условий обеспечения заполнения не менее 4-х погонных метров скважины в час. После заполнения очередных 4-х метров скважины производится демонтаж секций обсадных и бетонолитных труб.

11. Бетонирование столба выполняется до отметки на 0,8 – 1,0 м выше проектной из расчёта всплытия шламового слоя, который срубается при сооружении ростверка.

12. По мере демонтажа и по окончании бетонирования секции обсадных и бетонолитных труб необходимо промывать водой для предотвращения образования на них цементного камня.

13. В зимний период, после окончания бетонирования сваи, ее верх должен быть защищен от промерзания, для чего скважина по окончании бетонирования накрывается дощатым щитом, а после отвердения бетонной смеси засыпается грунтом.

14. В обводнённых песчаных, просадочных и других неустойчивых грунтах бетонирование сваи должно производиться не позднее чем через 8 часов после окончания бурения, в устойчивых грунтах (глинах, суглинках) не позднее 24 часов.

15. При извлечении обсадных труб контролировать рабочее давление в гидросистеме:
— МАХ. допустимое рабочее давление гидронасоса — 300 Бар;
— МАХ. допустимое давление при усилии извлечения —270 Бар.

1. На время укладки бетона должна быть организована надёжная и оперативная связь участка работ с заводом поставщиком бетонной смеси.

2. В процессе производства работ по установке в скважину арматурного каркаса и её бетонированию, производитель работ должен вести журнал работ подводного бетонирования скважины, освидетельствования и приёмки полости пробуренной скважины и уширения, сводная ведомость заполненных бетоном свай.

3. В процессе бетонирования постоянному контролю подлежат:
подвижность бетонной смеси, интенсивность укладки бетонной смеси, уровни бетонной смеси в бетонолитной трубе и в скважине, уровни нижних концов бетонолитной и обсадных труб с целью определения заглубления их в бетон,объём фактически уложенного в сваю бетона и объём бетона сваи по проекту. В зимних условиях контролируется температура укладываемой бетонной смеси и температура наружного воздуха.

4. Перед каждым подъёмом обсадных и бетонолитных труб измерять фактический уровень бетона в скважине мерной лентой (рулеткой) или «лотом».

5. В случае кратковременных задержек в подаче бетонной смеси рекомендуется «расхаживать» обсадную и бетонолитную трубу путём подъёма-опускания на 0,3—0,5м.

6. Для предотвращения совместного подъёма каркаса и обсадной трубы необходимо соблюдать следующие меры предосторожности:

— Производить на участке строгий входной контроль геометрических размеров каждой секции каркасов и при превышении размера диаметра более чем на 25мм каркас выбраковывать или исправлять;

— Предохранять секции каркасов от деформаций при транспортировке, погрузке, выгрузке и монтаже;

— При установке каркаса в скважину соблюдать его вертикальность, прямолинейность и соосность секций.

7. В процессе производства работ необходимо вести операционный контроль на всех технологических этапах (операциях) согласно СНиП 3.06.04—91 «Мосты и трубы», СниП 3.03.01—871 «Несущие и ограждающие конструкции» и СНиП 3.02.01—87 «Земляные сооружения. Основания и фундаменты».

8. Обеспечение требований «Технологического регламента», качества выполнения работ и параметров конструкции возлагается на сменного мастера, производителя работ, дежурных лаборантов.

9. Лаборатория проводит входной контроль бетонной смеси по сопроводительным документам на бетонную смесь.

10. На месте укладки бетонной смеси лаборатория контролирует следующие параметры:

— Удобоукладываемость бетонной смеси — осадка стандартного конуса 18—22см на месте укладки;

— Температуру бетонной смеси перед укладкой в конструкцию — не ниже +5°С в зимний период и не выше +25°С;

Контроль прочности бетона, укладываемого в скважину, осуществляется путём отбора проб бетонной смеси из каждой поступающей на строительную площадку партии бетонной смеси (партия — количество бетонной смеси, уложенное в одну сваю). От каждой партии отбирается не менее одной серии образцов (3 кубика размером 10x 10х 10см) с последующим их испытанием в возрасте 28 суток. Выдерживание образцов производится в нормальных условиях твердения бетона при температуре 20°С (+2°С) и влажности 95 % (±5%).

11. Для контроля качества бетона и сплошности буронабивных столбов неразрушающим методом, в столбы, указанные в рабочей документации проектной организации, необходимо заложить по 2 металлические трубы диаметром 76мм, которые привариваются к элементам жёсткости каркаса. Контроль качества бетона необходимо провести до сооружения ростверка, после чего выступающие концы трубок срезать.

12. Приемочный контроль работ по выполненным этапам технологических процессов и по законченным конструктивным элементам производят с участием представителей технадзора, заказчика, генподрядчика, проектной организации (по требованию заказчика) и ответственного за выполнение работ с составлением и подписанием актов установленной формы.

13. При приёмке законченных бетонных и железобетонных конструкций следует проверять:

— Качество бетона по прочности, а в отдельных случаях (по требованию проектной организации и заказчика) по морозостойкости и водонепроницаемости;

— Качество применяемых в конструкции материалов, полуфабрикатов и изделий;

— Планово-высотное положение конструкции (по исполнительной съёмке).

14. По мере готовности к сдаче-приёмке свайного основания прораб или мастер должен составить и предоставить на утверждение следующую исполнительную документацию:

— Журнал бурения скважин, разбуривания уширений в основании скважин, оболочек;

— Акт освидетельствования и приёмки буровой скважины перед бетонированием столба с исполнительной схемой, с указанием фактического расположения каркаса и геологической колонке;

— Акт приемки каркаса и документ о изготовлении каркаса (при изготовлении каркасов в арматурном цехе — паспорт, при изготовлении каркасов на строительной площадке —журнал изготовления каркасов);

— Акт освидетельствования и приёмки свайного фундамента (на буровых сваях, оболочках) под устройство ростверка;

— Сводная ведомость пробуренных скважин;

— Сводная ведомость заполненных бетоном скважин;

— Исполнительная схема свайного поля в осях и отметках

— Результаты испытаний контрольных образцов бетона;

— Результаты испытаний бетона свай на сплошность;

— Паспорт на бетонную смесь;

— Акт о проведении штамповых испытаний грунта в забое скважины (по необходимости).

15. Приёмку законченных бетонных и железобетонных конструкций следует оформлять в установленном заказчиком порядке, актом освидетельствования скрытых работ и актом на приёмку ответственных конструкций.

источник

Скважина — постоянный источник технической или питьевой воды на дачном участке и в частном доме. Бурение песчаной скважины — дорогостоящий процесс, поэтому многие дачники экономят на её обустройстве. Пространство между грунтом и стенками обсадной трубы засыпают гравием.

Просто засыпать зазор между скважиной и грунтом недостаточно. При такой технологии сточные воды и талая вода может легко попасть в водоносный слой. Загрязненную воду нельзя использовать для мытья посуды, приготовления пищи и питья.

Кроме того, необустроенную скважину очень сложно ремонтировать. Со временем отверстия для воды забиваются грязью, поэтому в обсадную трубу нужно закачать воду под давлением. Для того чтобы промыть скважину, необходимо установить водяную помпу.

Для того чтобы обустроить скважину, зазор между земляными стенками и стенками обсадной трубы бетонируют. Для приготовления бетонного раствора необходимо использовать:

одну часть цемента;
три части песка;
одну часть дробленой гальки или гравия.

У вас должен получиться густой раствор, который заливают в промежутки по тонкому шлангу или патрубку.

Раствор ни в коем случае не должен касаться земляных стенок, иначе он перекроет доступ воды в скважину.

После того как зазоры между обсадной трубой и землей забетонированы, необходимо выкопать яму, высота которой чуть больше глубины промерзания почвы в вашем регионе. Этот «резервуар» выкапывают под небольшим уклоном, направленным от обсадной трубы скважины. В этой яме бетонируют ровные полы и стены.

Такая яма необходима для того, чтобы обеспечить возможность удобного ремонта. Уклон, направленный от скважины обеспечивает отвод грязной и талой воды. Внутри ямы устанавливают влагозащитную распределительную коробку, через которую проводят кабель к насосу.

Если обсадная труба изготовлена из пластика, необходимо приобрести стальной оголовок высотой 60 см. Для защиты скважины необходимо накрыть её бетонной крышкой.

Если использовать металлический люк, то будет образовываться конденсат. Он загрязняет воду в скважине.

Для того чтобы вода в скважине не промерзала, бетонные стены емкости утепляют пенополистиролом. Для утепления скважины также используют пенопласт. После утепления бетонных стенок вы сможете получать воду из скважины круглогодично.

источник

После бурения скважины в рыхлых песчаных грунтах наступает этап, направленный на укрепление труб обсадной колонны. Заодно следует защитить ствол от повреждения, агрессивного воздействия грунтовых вод, коррозии и прочих негативных явлений. Речь идёт о таком процессе, как цементирование скважин.

Выполнить работу по цементированию самостоятельно достаточно сложно, но возможно, при наличии знаний о технологиях проведения мероприятия. Мы расскажем вам о том, зачем нужно проводить цементирование и на что нужно обратить внимание при выполнении работ. Для наглядности, материал содержит тематические фото и видеоролики.

Цементирование скважины – процесс, который следует сразу после окончания буровых работ. Процедура цементирования заключается в том, что в затрубное или межтрубное (в случае если обсадная труба помещена в свою очередь в полиэтиленовую более широкую трубу) вводится цементный раствор, который со временем затвердевает, образуя монолитный ствол скважины.

Цементный раствор в этом случае называется “тампонажный”, а сам процесс “тампонированием”. Сложный инженерный процесс, именуемый технологией цементирования скважин, требует определённых знаний и специального оборудования.

В большинстве случаев источники воды можно тампонировать своими руками, что обходится гораздо дешевле, чем привлечение специалистов.

Правильно произведённое тампонирование скважин на воду способствует:

обеспечению прочности конструкции скважины;
защите скважины от грунтовых и верховых вод;
укреплению обсадной трубы и защите её от коррозии;
повышению срока эксплуатации водоисточника;
устранению крупных пор, пустот, зазоров, через которые в водоносный горизонт могут попасть нежелательные частицы;
вытеснению бурового раствора цементным, если первый использовался при бурении.

От того, насколько грамотно осуществлено цементирование, будет зависеть качество добываемой воды и эксплуатационные характеристики скважины. Также цементирование производится для ликвидируемых скважин, которые больше не будут больше эксплуатироваться.

Весь процесс цементирования складывается из нескольких этапов, каждый из которых имеет свои нюансы:

Приготовление тампонажного раствора для заполнения затрубного пространства.
Подача приготовленного цемента к скважине.
Закачка тампонажного раствора в затрубное пространство.
Период затвердевания цементного раствора.
Проверка качества цементирования.

Каждый этап требует использования определённых инструментов и спецоборудования. Расчёты необходимых материалов лучше произвести до начала тампонажных работ, т.к. процесс тампонирования должен длиться непрерывно и если вам, например, не хватает цементного раствора, то это самым негативным образом скажется на качестве цементирования. Важнейшие этапы рассмотрим более подробно.

Все работы по цементированию водоносных скважин должны выполняться строго в соответствии с техническими требованиями, нарушение которых приведёт к некачественному цементированию.

Приступая к тампонированию скважины, вам стоит знать, что это необратимый процесс, исправить что-либо после начала подачи раствора в затрубное пространство скважины невозможно, поэтому подготовительным работам, а именно к приготовлению раствора для цементирования и выбору оборудования, нужно подойти максимально ответственно!

Самый простой и эффективный способ – аренда оборудования на платформе автотехники. Такой комплекс сможет приготовить цементный раствор и под давлением перекачать его в скважину, при этом источником энергии для работы оборудования служит мощный автомобильный двигатель.

Если использование агрегатов на базе спецавтомобиля невозможно, то вам потребуется:

миксер для приготовления цементного раствора;
насос высокого давления, осуществляющий подкачку раствора к скважине;
цементировочная головка для закачки раствора внутрь скважины;
заливочные пробки (количество зависит от способа цементирования);
различный мелкий инвентарь (шланги, мерные ёмкости).

В качестве шланга многие специалисты рекомендуют вместо традиционных ПНД труб диаметром 32 см использовать гибкий пожарный шланг. Он плоский и отлично проходит в межтрубное пространство, обеспечивая эффективную подачу раствора.

Тампонажный раствор для цементирования скважины должен отвечать целому ряду требований и обладать:

высокими адгезивными свойствами с поверхностями любого типа;
высокой прочностью после застывания, устойчивостью к механическим воздействиям;
пластичностью и хорошей текучестью, чтобы заполнить все трещины и пустоты;
химической нейтральностью в отношении тампонируемых слоёв грунта;
устойчивостью к размыванию грунтовыми водами;
отсутствием усадки при затвердевании.

Также раствор должен обладать такой консистенцией, чтобы его можно было без проблем доставлять к скважине и производить закачку. Раствор должен хорошо смываться с оборудования, не быть в отношении него химически агрессивным и иметь минимальный коэффициент потери при транспортировке к скважине.

Процесс приготовления цементного раствора для тампонирования заключается в равномерном перемешивании компонентов, входящих в его состав с последующей заливкой в него воды, с предварительно растворёнными в ней специальными добавками.

Самыми простыми растворами, которые можно приготовить самостоятельно, являются:

Портландцемент + кварцевый песок (1:1) + специальные добавки и вода до получения требуемой консистенции. Такой раствор имеет невысокую плотность, а его приготовление является сложным, т.к. песок, входящий в состав часто выпадает в осадок и применение раствора становится невозможным.
Портландцемент + барит (1,1:1) + специальные добавки и вода. Недостаток такого раствора – невысокая прочность.
Портландцемент + наполнитель. В качестве наполнителя применяется асбест (на песчаных грунтах), волокнистые материалы.

Для приготовления цементирующей смеси лучше всего использовать тампонажный портландцемент, представляющий собой разновидность цемента на основе силикатов.

Такой цемент, конечно, стоит дороже, чем обычный портландцемент, однако его прочностные характеристики намного выше, чем у обычного. Барит – тяжёлый минерал, повышающий плотность раствора. Приобрести барит можно в строительном магазине, торгующем сыпучими строительными материалами.

Под специальными добавками, входящими в состав цементирующих растворов, понимают различные вещества, придающие раствору особые свойства.

ускорители схватывания цемента (хлористый кальций, кальцинированная сода, поташ), применяемые, если цементирование происходит при температуре ниже +5 градусов;
замедлители схватывания, используемые для предотвращения быстрого затвердения (это хлориды кальция или натрия, нитрит натрия и др.);
пластификаторы для получения оптимальной вязкости (полимерные модификаторы);
морозостойкие добавки (кремнийорганические соединения вкупе с пластификаторами);
влагопоглощающие добавки (вещества, полученные из соединений, относящихся к группам сахарной, лимонной, винной и тетраоксиадипиновой кислот) и др.

Специальные добавки размешиваются в воде, которую в дальнейшем применяют для приготовления тампонажного раствора. Перемешивают раствор при помощи специальных машин – миксеров. Иногда допускается ручное замешивание, но оно требует определённой сноровки и больших трудозатрат.

Основными способами цементирования скважин являются:

сплошное или одноступенчатое;
двухступенчатое;
манжетное;
обратное.

Все способы цементирования водозаборных скважин основаны на одном принципе – закачке в затрубное пространство тампонажного раствора. При этом выбор технологии цементирования зависит от конкретных условий: типа грунта, глубины скважины, материала обсадных труб, климатических и гидрогеологических условий местности.

Выбранная технология тампонирования скважины на воду должна обеспечить:

заполнение раствором всего створа скважины на всю глубину;
полностью вытеснить промывочную жидкость (при её наличии);
создание высокопрочного цементного камня, устойчивого к физическим, механическим и химическим воздействиям;
высокий показатель адгезии с грунтовыми стенками скважины, обсадными трубами.

Для глубоких скважин применяют сегментарное цементирование, т.е. цементируется не весь створ скважины сразу, а только его отдельные сегменты.

Этот процесс очень сложный и практика показывает, что выполнить его самостоятельно практически невозможно. Поэтому подробнее рассмотрим технологию одно- и двухступенчатого и манжетного цементирования.

Этот способ наиболее часто применяют для цементирования бытовых водоносных скважин. При его реализации цементирующий раствор закачивается в затрубное пространство.

Раствор закачивается под давлением при помощи оборудования, которое установлено на платформу спецавтомобиля или стационарно недалеко от скважины. Цементирующий раствор под своей тяжестью движется к основанию-“башмаку” обсадной колонны, заполняя все затрубные полости.

Перед началом работ по цементированию проводится промывка скважины, а затем вводится нижняя пробка, которая будет выполнять роль ограничителя. Включается бетононасос и начинается закачка тампонирующего раствора, под воздействием которого пробка опускается, пока не достигнет “башмака” обсадной колонны.

После закачки раствора устанавливается верхняя пробка и начинается уплотнение цементной смеси, до тех пор, пока верхняя пробка не упрётся в нижнюю. Это будет означать, что раствор заполнил всё затрубное пространство. Уплотнение осуществляется вибропрессом при помощи подкачки раствора бетононасосом.

Зацементированная скважина оставляется в покое на 36-48 часов для полного затвердевания раствора. Данный способ подходит только для неглубоких ровных по конфигурации скважин. Недостатком этого метода является невозможность отследить момент, когда цементный раствор достиг нижней точки створа скважины.

Этот метод цементирования был разработан для скважин нефтяной промышленности. По причине того, что он требует использования серьёзного промышленного оборудования (мощного бетононасоса), в обустройстве скважин он применяется не часто. Двухступенчатое цементирование используют в следующих случаях:

цементный раствор схватывается настолько быстро, что нельзя закончить цементирование в один цикл;
когда требуется выделить два участка в затрубном пространстве, которые разделены значительным расстоянием;
при большой глубине скважины, когда провести работы в один цикл невозможно.

В остальных случаях применение двухступенчатого способа нецелесообразно по причине длительности процесса и экономическим показателям.

Принцип двухступенчатого цементирования основан на том, что закачка цемента в затрубное пространство осуществляется в два приёма.

Первая порция тампонажного раствора загружается и продавливается. Опускается нижняя пробка, которая род действием раствора пробка опускается на дно. Вторая порция раствора закачивается через 12-36 часов, после окончательного затвердевания первой порции.

Этот метод цементирования используется, если необходимо укрепить только верхнюю часть скважины. При этом первоначальной задачей будет определение уровня, до которого будет производиться цементирование.

Уровень отмечается по обсадной трубе установкой специального манжета. Нижняя часть створа при этом надёжно защищена манжетой от проникновения тампонирующего раствора.

Раствор закачивается точно так же, как и при одноступенчатом цементировании. Применяется манжетный способ в том случае, если верхняя часть скважины расположена на песчаных грунтах, а нижняя – на глинистых. Это встречается достаточно редко, поэтому данный способ не нашёл широкого применения.

Процесс образования цементного камня начинается сразу после закачки тампонирующего раствора и длится от 12 до 36 часов. Основными факторами, влияющими на длительность затвердевания раствора до состояния цементного камня:

свойства компонентов, входящих в состав раствора;
грунты, материал обсадных колонн;
гидрогеологические и климатические условия на участке;
плотность закачки, правильность осуществления процесса тампонирования.

В период затвердевания необходимо оставить скважину в состоянии покоя. Запрещается использовать тросы, ломы, проволоку для оценки качества цементирования, т.к. это может нарушить целостность образующегося цементного камня.

Стоит отметить: несмотря на то, что оценка качества цементирования водоносных скважин является очень важным этапом, провести её самостоятельно невозможно.

Для её осуществления требуется специальное лабораторное оборудование, которое очень редко встречается даже у организаций, которые занимаются бурением.

Если вы всё-таки намерены произвести оценку проведённого тампонирования, то можете заказать услугу контроля качества одним из трёх способов:

акустический, основанной на простукивании стенок обсадной колонны, с последующей обработкой полученных данных компьютерными программами;
радиологический, когда измерение при помощи радиоприборов;
термальный, основанный на принципе измерения выделяемого тепла при застывании цементного раствора.

В “домашних” условиях вы можете использовать упрощённый термальный метод, измерив температуру у стенок скважины. Когда она сравняется с окружающей температурой воздуха и станет ниже на 0,5-1,5 градусов, тогда можно говорить о полном затвердевании. Однако даже после этого рекомендуется выждать 2-3 дня и только тогда осуществлять ввод скважины в эксплуатацию.

После завершения проверки устье скважины прочищается от остатков цементного раствора при помощи желонки. Затем производится проверка герметичности, для чего в трубу скважины закачивается вода под высоким давлением в течение 30 минут. Критерием герметичности будет снижение давления примерно на 0,3-0,5 МПа. Теперь скважина полностью готова к использованию.

В ниже представленных видеороликах речь идёт о скважинах в нефтегазовой отрасли, но принцип технологии производства работ такой же, как для водоносных скважин.

Процедура одноступенчатого цементирования скважины:

Специфика производства манжетного цементирования:

Технологические особенности двухступенчатого цементирования:

Цементирование – сложный процесс, требующий применения специализированной техники. Однако это не говорит о том, что провести его самостоятельно невозможно. Выбрав и правильно приготовив тампонажный раствор, используя минимальный набор агрегатов, с работой вполне можно справиться самостоятельно.

В любом случае эксплуатация скважины без укрепления ствола цементом не будет долгой, а затраты на бурение нового водоисточника будут ничуть не меньше.

Если после изучения материала у вас остались вопросы о том, как правильно зацементировать скважину после бурения, или вы обладаете ценными знаниями по данному вопросу, пожалуйста, оставляйте свои комментарии в расположенном ниже блоке.

источник

УСТРОЙСТВО ФУНДАМЕНТОВ ИЗ БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ В УСЛОВИЯХ СУЩЕСТВУЮЩЕЙ ЗАСТРОЙКИ И РЕКОНСТРУКЦИИ

Типовая технологическая карта разработана на устройство фундаментов из буронабивных свай в условиях существующей застройки и реконструкции.

Предназначена для использования строительно-монтажными организациями при разработке проектно-сметной документации и проектов производства работ.

При возведении зданий на свайных фундаментах в стесненных условиях городской застройки серьезную проблему представляют динамические нагрузки, воздействующие на расположенные поблизости здания. Решение этой проблемы возможно с использованием технологии устройства буронабивных свай.

Область применения буронабивных свай во всех грунтах, кроме скальных и крупнообломочных, в т.ч. обводненных, структурно-неустойчивых без применения инвентарных обсадных труб или тиксотропных растворов в стесненных городских условиях с приближением к существующим зданиям до 1 м. При этом при проведении инженерно-геологических изысканий должно быть обращено особое внимание на обследование мест возведения фундаментов с целью выявления в грунте различного рода препятствий (скальных прослоек, валунов размером более 25 см и т.п.).

Работы могут производиться по устройству буронабивных свай диаметром 400-1200 мм и глубиной заложения до 25 м в различных грунтовых условиях для сооружения свайных фундаментов вблизи существующих зданий с применением импортного оборудования фирмы «Касагранда С-40» (Италия).

Технология устройства набивных свай

Набивные сваи устраивают на месте их будущего положения путем заполнения скважины (полости) бетонной смесью или песком. В настоящее время применяют большое количество вариантов решения таких свай. Их основные преимущества:

возможность изготовления любой длины;

отсутствие значительных динамических воздействий при устройстве свай;

применимость в стесненных условиях;

применимость при усилении существующих фундаментов.

Набивные сваи изготовляют бетонными, железобетонными и грунтовыми, причем имеется возможность устройства свай с уширенной пятой. Способ устройства свай прост — в предварительно пробуренные скважины подается для заполнения бетонная смесь или грунты, в основном песчаные.

Применяют следующие разновидности набивных свай — сваи А.Э.Страуса, буронабивные, пневмонабивные, вибротрамбованные, частотрамбованные вибронабивные, песчаные и грунтобетонные. Длина свай достигает 20. 30 м при диаметре 50. 150 см. Сваи, изготовляемые с применением установок фирм Като, Беното, Либхер могут иметь диаметр до 3,5 м, глубину до 60 м, несущую способность до 500 т.

Особенности технологии свайных работ в условиях реконструкции

Специфика производства свайных работ. При реконструкции и техническом перевооружении предприятий нередко возникает необходимость усиления фундаментов или повышения их несущей способности. В этих условиях применяют различные способы подведения дополнительных свай, метод «стена в грунте», модифицированный метод опускного колодца.

Подведение дополнительных свай. При данном способе обычно применяют буронабивные и вдавливаемые многосекционные сваи, погружаемые по углам фундамента и воспринимающие нагрузку через устраиваемую по его периметру железобетонную обойму — ростверк. Однако более эффективным решением является устройство свай из укрепленного грунта или набивных свай непосредственно под подошвой существующего фундамента с использованием «струйной технологии». Эта технология устройства свай включает следующие основные процессы:

бурение до грунтового основания скважин диаметром 100. 150 мм через нижнюю ступень фундамента по его углам, а при необходимости и между углами;

опускание через пробуренное отверстие в фундаменте струйного монитора и последующая проходка скважины небольшого диаметра в грунте на проектную глубину посредством разрушения грунта высоконапорной струей от монитора;

расширение скважины до проектного сечения путем постепенного подъема монитора, через сопло которого поступает размывающая струя воды или укрепляющий грунт раствор, в результате чего образуется свая из укрепленного грунта.

Возможна установка в скважину арматурного каркаса, выходящего в существующий фундамент, последующее заполнение скважины бетонной смесью при недостаточной несущей способности грунтовых свай.

При подведении грунтовых свай под фундаменты по струйной технологии возможны три ее варианта: одно-, двух- и трехкомпонентная, отличающиеся числом составляющих, составом оборудования и несущей способностью получаемых грунтовых свай.

Однокомпонентная технология предусматривает размыв грунта одной или двумя противоположно направленными струями укрепляющего раствора. Раствор можно приготовить заранее (цементно-песчаный или цементно-глинистый), или получить необходимый состав путем раздельной подачи к соплам его составляющих. Смешение будет происходить непосредственно при выходе из сопла (жидкое стекло и отвердитель, цементно-песчаный раствор и химические добавки-ускорители твердения и др.). При однокомпонентной струйной технологии грунт размывается в радиусе 200. 350 мм от сопла, диаметр столба грунтовой сваи составляет 0,5. 0,7 м.

Двухкомпонентная струйная технология осуществляется одновременной подачей струи укрепляющего раствора и концентричной ей кольцевой струи воздуха. Размыв грунта растворно-воздушной струей происходит в радиусе 1,0. 1,5 м, а диаметр грунтовой сваи достигает 2. 3 м. В трехкомпонентной технологии дополнительно в грунт подаются добавки, ускоряющие процесс формирования сваи.

При струйной технологии можно получать сваи различного сечения: винтовые, корневидные, с поперечными дисками-диафрагмами и др. За счет развитой боковой поверхности несущая способность свай выше в 1,5. 1,8 раза, чем у свай круглого поперечного сечения.

Винтовые сваи устраивают путем подъема монитора, имеющего одно или несколько боковых сопл, расположенных одно над другим с одновременным разворотом вокруг его вертикальной оси. Число винтовых лопастей на таких сваях соответствует числу сопл на мониторе шаг винтовых лопастей определяется скоростью подъема монитора.

Вдавливание многосекционных свай. Многосекционные сваи обычно состоят из трех и более сборных коротких элементов-секций. Эти секции последовательно стыкуют по мере вдавливания их в грунт домкратами или другими механизмами до положения, при котором обеспечивается проектная несущая способность. Домкрат устанавливают под подошву существующего фундамента, под специальную балку или инвентарное упорное устройство, анкеруемое за неподвижные конструкции и соседние здания. Для устройства многосекционных свай используют стальные трубы диаметром 245. 400 мм с башмаком или заваренным нижним концом. Секции свай длиной около 1 м по мере вдавливания стыкуются сваркой. После вдавливания полость сваи заполняют бетонной смесью. Применяют железобетонные секции свай сечением 30х30 и длиной 60, 90 и 120 см со штыревым стыком секций.

Достоинства многосекционных свай в том, что вдавливание производится в режиме статического испытания свай, отсутствуют динамические воздействия при погружении свай, обеспечивается высокая надежность усиления конструкций и постоянный контроль несущей способности сваи в процессе погружения.

Модифицированный метод опускного колодца. Этот метод позволяет повысить несущую способность массива грунта под существующим фундаментом за счет заключения грунта в железобетонную оболочку, где грунт может воспринимать большие давления, так как находится в замкнутом объеме опускного колодца и подвергается трехосному напряженному состоянию. Модифицированный метод опускного колодца отличается от традиционного тем, что грунт разрабатывается снаружи, а не внутри опускного колодца. После выемки грунта до уровня нижней ступени фундамента устраивают оболочку колодца (сборную или монолитную), опускают ее с разработкой грунта по наружному контуру, и далее стенки оболочки наращивают. Работы выполняют последовательно до погружения оболочки на проектную отметку.

Буронабивные сваи. Характерной особенностью устройства буронабивных свай является предварительное бурение скважин до заданий глубины.

Самими первыми в нашей стране, на основе которых применяются существующие разновидности буронабивных свай, являются сваи А.Э.Страуса, которые были предложены в 1899 г. Изготовление свай включает следующие операции:

пробуривание скважины;

опускание в скважину обсадной трубы;

извлечение из скважины осыпавшегося грунта;

заполнение скважины бетоном отдельными порциями;

трамбование бетона этими порциями;

постепенное извлечение обсадной трубы.

В пробуренную до проектной отметки (5. 12 м) скважину осторожно опускают трубу диаметром 25. 40 см и далее загружают бетонной смесью. После заполнения скважины на глубину около 1 м бетонную смесь трамбуют и медленно поднимают вверх обсадную трубу до тех вор, пока высота смеси в трубе не уменьшится до 0,3. 0,4 м. Снова загружается бетонная смесь и процесс повторяется. Учитывая, что диаметр скважины больше диаметра обсадной трубы и поверхность пробуренного грунта оказывается неровной, шероховатой, при наполнении бетонной смесью обсадной трубы, ее подъеме и уплотнении смеси, бетон заполнит весь свободный объем, включая и зазор между стенками скважины и обсадной трубой. Часть бетона и цементного молока проникнет в грунт, повысив его прочность.

Недостатки способа — невозможность контролировать плотность и монолитность бетона по всей высоте сваи, возможность размыва несхватившейся бетонной смеси грунтовыми водами.

Армирование свай производят только в верхней части, где на глубину 1,5. 2,0 м в свежеуложенный бетон устанавливают металлические стержни для их последующей связи с ростверком.

В зависимости от грунтовых условий буронабивные сваи устраивают одним из следующих способов — сухим способом (без крепления стенок скважин), с применением глинистого раствора (для предотвращения обрушения стенок скважины) и с креплением скважины обсадной трубой.

Сухой способ применим в устойчивых грунтах (просадочные и глинистые твердой полутвердой и тугопластичной консистенции), которые могут держать стенки скважины (рис.1). Скважина необходимого диаметра разбуривается методом вращательного бурения в грунте на заданную глубину. После приемки скважины в установленном порядке при необходимости в ней монтируют арматурный каркас и бетонируют методом вертикально перемещающейся трубы.

Рис.1. Технологическая схема устройства буронабивных свай сухим способом:

а — бурение скважины; б — разбуривание уширенной полости; в — установка арматурного каркаса; г — установка бетонолитной трубы с вибробункером; д — бетонирование скважины методом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ); е — подъем бетонолитной трубы; 1 — буровая установка; 2 — привод; 3 — шнековый рабочий орган, 4 — скважина; 5 — расширитель, 6 — уширенная полость; 7 — арматурный каркас; 8 — стреловой кран; 9 — кондуктор-патрубок; 10 — вибробункер; 11 — бетонолитная труба; 12 — бадья с бетонной смесью; 13 — уширенная пята сваи

Используемые в строительстве бетонолитные трубы, как правило, состоят из отдельных секций и имеют стыки, позволяющие быстро и надежно соединить трубы. Секции бетонолитных труб длиной 2,4. 6 м в стыках скрепляют болтами или замковыми соединениями, у первой секции крепится приемный бункер, через который бетонная смесь подается в трубу. В скважину опускается бетонолитная труба до самого низа, в приемную воронку подается бетонная смесь из автобетоносмесителя или с помощью специального загрузочного бункера, на этой же воронке закреплены вибраторы, которые уплотняют укладываемую бетонную смесь. По мере укладки смеси бетонолитная труба извлекается из скважины. По окончании бетонирования скважины голову сваи формуют в специальном инвентарном кондукторе, в зимнее время дополнительно надежно защищают. Сухим способом по рассмотренной технологии изготовляют буронабивные сваи диаметром от 400 до 1200 мм, длина свай достигает 30 м.

Применение глинистого раствора. Устройство буронабивных свай в слабых водонасыщенных грунтах требует повышенных трудозатрат, что обусловлено необходимостью крепления стенок скважины для предохранения их от обрушения (рис.2). В таких неустойчивых грунтах для предотвращения обрушения стенок скважин применяют насыщенный глинистый раствор бентонитовых глин плотностью 1,15. 1,3 г/см , который оказывает гидростатическое давление на стенки, хорошо временно скрепляет отдельные грунты, особенно обводненные и неустойчивые, при этом хорошо удерживает стенки скважин от обрушения. Этому же способствует образование на стенках скважины глинистой корки вследствие проникновения раствора в грунт.

Рис.2. Технологическая схема устройства буронабивных свай под глинистым раствором:

а — бурение скважины; б — устройство расширенной полости; в — установка арматурного каркаса; г — установка вибробункера с бетонолитной трубой; д — бетонирование скважины методом ВПТ; 1 — скважина, 2 — буровая установка; 3 — насос; 4 — глиносмеситель; 5 — приямок для глинистого раствора; 6 — расширитель; 7 — штанга; 8 — стреловой кран; 9 — арматурный каркас; 10 — бетонолитная труба; 11 — вибробункер

Скважины бурят вращательным способом. Глинистый раствор готовят на месте выполнения работ и по мере бурения подают в скважину по пустотелой буровой штанге под давлением. По мере бурения находящийся под гидростатическим давлением раствор от места забуривания, встречая сопротивление грунта, начинает подниматься вверх вдоль стенок скважины, вынося разрушенные бурами грунты, и выходя на поверхность, попадает в отстойник-зумпф, откуда снова насосом подается в скважину для дальнейшей циркуляции.

Глинистый раствор, находящийся в скважине под давлением, цементирует грунт стенок, тем самым, препятствуя проникновению воды, что позволяет исключить применение обсадных труб. После завершения проходки скважины в нее при необходимости устанавливается арматурный каркас, бетонная смесь из вибробункера по бетонолитной трубе попадает на дно скважины, поднимаясь вверх, бетонная смесь вытесняет глинистый раствор. По мере заполнения скважины бетонной смесью производят подъем бетоновода.

В настоящее время проходит успешное испытание специальный полимерный концентрат на основе полиакриламида, который в процессе гидратации образует коллоидный буровой раствор, создающий защитную пленку на стенках скважины, что в сочетании с избыточным гидростатическим давлением предотвращает их осыпание. Бурение в сложных геологических условиях без применения обсадных труб показало целостность буронабивной сваи по всей глубине после закачивания в нее бетона и отсутствие каких-либо наплывов или впадин бетона на боковой поверхности сваи. Использование коллоидного раствора позволяет существенно увеличить производительность буровых работ, снизить их себестоимость и трудоемкость, резко сократить потребность в обсадных трубах без снижения качества работ.

Крепление скважин обсадными трубами. Устройство свай этим методом возможно в любых гидрогеологических условиях; обсадные трубы могут быть оставлены в скважине или извлечены из нее в процессе изготовления сваи (рис.3). Обсадные трубы соединяют между собой при помощи замков специальной конструкции (если это инвентарные трубы) или на сварке. Пробуривают скважины вращательным или ударным способом. Погружение обсадных труб в грунт в процессе бурения скважины осуществляют гидродомкратами.

Рис.3. Технологическая схема устройства буронабивных свай с применением обсадных труб:

а — установка кондуктора и забуривание скважины; б — погружение обсадной трубы; в — проходка скважины; г — наращивание следующего звена обсадной трубы; д — зачистка забоя скважины; е — установка арматурного каркаса; ж — заполнение скважины бетонной смесью и извлечение обсадной трубы; 1 — рабочий орган для бурения скважины; 2 — скважина; 3 — кондуктор; 4 — буровая установка; 5 — обсадная труба; 6 — арматурный каркас; 7 — бетонолитная труба; 8 — вибробункер

После зачистки забоя и установки арматурного каркаса скважину бетонируют методом вертикально перемещаемой трубы. По мере заполнения скважины бетонной смесью могут производить извлечение и инвентарной обсадной трубы. Специальная система домкратов, смонтированных на установке, сообщает трубе возвратно-поступательное движение, за счет чего бетонная смесь дополнительно уплотняется. По завершении бетонирования скважины осуществляют формирование головы сваи. Находят применение установки по изготовлению набивных свай с использованием обсадных труб с извлечением грунта из трубы виброгрейфером (рис.4).

Рис.4. Технологическая схема изготовления набивных свай с выемкой грунта под защитой обсадных труб:

а — погружение обсадной трубы виброустановкой; б — извлечение грунта из обсадной трубы виброгрейфером; в — бетонирование сваи; г — извлечение обсадной трубы виброустановкой; 1 — обсадная труба; 2 — виброустановка; 3 — виброгрейфер; 4 — арматурный каркас; 5 — бадья с бетонной смесью

Буронабивные сваи с уширенной пятой. Диаметр таких свай 0,6. 2,0 м, длина 14. 50 м. Существуют три способа устройства уширений свай. Первый способ — распирание грунта усиленным трамбованием бетонной смеси в нижней части скважины, когда невозможно оценить качество работ, форму (какой стала пята уширения), насколько бетон перемешался с грунтом и какова его несущая способность.

При втором способе скважину пробуривают станком, имеющим на буровой колонке специальное устройство в виде раскрывающегося ножа. Для образования уширения скважины диаметром до 3 м (рис.5), нож раскрывается гидравлическим механизмом, управляемым с поверхности земли. При вращении штанги ножи срезают грунт, который попадает в бадью, расположенную над расширителем. За несколько операций срезания ножами грунта и извлечения его на поверхность в грунте образуется уширенная полость. В скважину подают глинистый раствор из бентонитовых глин, который непрерывно циркулирует и обеспечивает устойчивость стенок скважины. При устройстве уширений разбуривание полости осуществляют одновременно с подачей в скважину свежего глинистого раствора до полной замены раствора, загрязненного грунтом. После завершения бурения скважины на проектную глубину буровую колонку с уширителем извлекают, в скважину устанавливают арматурный каркас. Бетонирование ведут методом вертикально перемещающейся трубы, когда одновременно в трубу подают бетонную смесь и поднимают ее. Бетонная смесь, соприкасаясь с вязким глинистым раствором, не снижает своей прочности, цементное вяжущее из смеси не вымывается. Бетонная смесь выжимает глинистый раствор вверх по трубе и через зазор между трубой и скважиной. Нижний конец бетонолитной трубы должен быть постоянно заглублен в бетонную смесь на глубину порядка 2 м; бетонирование осуществляют непрерывно, чтобы не возникали прослойки глинистого раствора в бетоне.

Рис.5. Разбуривание полости в грунте уширителем:

а — положение уширителя во время разбуривания скважины; б — то же, в процессе разбуривания полости; 1 — грунтосборник; 2 — режущие ножи; 3 — скважина; 4 — штанга; 5 — уширенная полость

Взрывной способ устройства уширений (рис.6). В пробуренную скважину устанавливают обсадную трубу. На дно скважины опускают заряд взрывчатого вещества расчетной массы и выводят провода от детонатора к взрывной машинке, находящейся на поверхности. Скважину заполняют бетонной смесью на 1,5. 2,0 м, поднимают на 0,5 м обсадную трубу и производят взрыв. Энергия взрыва уплотняет грунт и создает сферическую полость, которая заполняется бетонной смесью из обсадной трубы. После этого порциями и с необходимым уплотнением заполняют обсадную трубу бетонной смесью доверху.

Рис.6. Технологическая схема устройства свай с камуфлетным уширением:

а — опускание заряда ВВ и заполнение скважины бетонной смесью; б — подъем бетонолитной трубы и образование уширенной пяты взрывом; в — готовая набивная свая с камуфлетным уширением; 1 — заряд ВВ; 2 — провод к подрывной машине; 3 — обсадная труба; 4 — приемная воронка; 5 — бетонная смесь; 6 — бадья с бетонной смесью; 7 — уширенная пята; 8 — арматурный каркас

Буронабивная свая с башмаком. Особенность метода в том, что в пробуренную скважину опускают обсадную трубу, имеющую на конце свободно опертый чугунный башмак, оставляемый в грунте после погружения обсадной трубы на требуемую глубину. Порционно загружая бетонную смесь, регулярно ее уплотняя и постепенно извлекая трубу из скважины, получают готовую набивную бетонную сваю.

Трубобетонные сваи. Принципиальное отличие метода в том, что обсадная труба длиной до 40. 50 м имеет в нижней части жестко закрепленный башмак. После достижения дна скважины труба остается там, не извлекается, а заполняется бетонной смесью.

Подводное бетонирование применяют для предохранения бетонной смеси от размыва при высоком уровне малоподвижных грунтовых вод. Бетонную смесь подают в обсадную трубу не по лотку, а под давлением по трубопроводу, погруженному до самого низа скважины. Благодаря давлению смесь выдавливается из трубы, заполняет снизу пространство скважины и начинает подниматься вверх, оттесняя наверх и находящуюся в скважине воду. В процессе заполнения бетонной смесью скважины необходимо следить, чтобы бетонолитная труба поднималась с одной скоростью с обсадной трубой, низ трубы постоянно был ниже верха уложенной бетонной смеси на 30. 40 см. После полного заполнения скважины верхний слой бетонной смеси толщиной 10. 20 см, находившийся в контакте с водой, срезают.

В обводненных грунтах может быть использовано напорное бетонирование набивных свай, которое заключается в непрерывном нагнетании бетонной смеси на всю высоту скважины под воздействием гидростатического давления, создаваемого бетононасосами. Напорное бетонирование исключает смешивание бетонной смеси с водой, глинистым раствором или шлаком (материалами разбуривания). Скорость нагнетания устанавливается исходя из условий непрерывности процесса бетонирования сваи и беспрепятственного извлечения обсадной трубы после заполнения скважины бетоном до начала схватывания. Подвижность нагнетаемых бетонных смесей должна быть в пределах 18. 24 см.

Пневмотрамбованные сваи. Сваи применяют при устройстве фундаментов в насыщенных водой грунтах с большим коэффициентом фильтрации. В этом случае бетонную смесь укладывают в полость обсадной трубы при постоянном повышенном давлении воздуха (0,25. 0,3 МПа), который подается от компрессора через ресивер, служащий для сглаживания колебаний давления. Бетонную смесь подают небольшими порциями через специальное устройство — шлюзовую камеру, действующую по принципу пневмонагнетательных установок, применяемых для транспортирования бетонной смеси. Шлюзовая камера закрывается специальными клапанами. Подача бетонной смеси в камеру осуществляется при закрытом нижнем клапане и открытом верхнем; при заполнении камеры смесью верхний клапан закрывается, нижний, наоборот, открывается, смесь выжимается в скважину.

Набивные сваи любого типа следует бетонировать без перерывов. При расположении свай одна от другой менее чем на 1,5 м их выполняют через одну, чтобы не повредить только что забетонированные.

Пропущенные скважины бетонируют при второй проходке бетонолитной установки, после набора ранее забетонированными сваями достаточной прочности и несущей способности. Такая последовательность работ предусматривает предохранение, как готовых скважин, так и свежезабетонированных свай от повреждения.

Буронабивные сваи обладают рядом недостатков, которые сдерживают их более широкое применение. К таким недостаткам можно отнести небольшую удельную несущую способность, высокую трудоемкость буровых работ, необходимость крепления скважин в неустойчивых грунтах, сложность бетонирования свай в водонасыщенных грунтах и трудность контроля качества выполненных работ.

Устройство свай в продавленных скважинах достаточно эффективно в сухих грунтах. При устройстве таких свай в грунте создается уплотненная зона, повышается прочность грунта и снижается его деформативность. Устройство набивных свай в уплотненных скважинах производят методами продавливания без извлечения грунта на поверхность.

Данная технология работ базируется на образовании скважины путем многократного сбрасывания с высоты чугунного конуса, в результате чего пробивается скважина. Затем скважину порционно заполняют бетонной смесью, щебнем или песком и уплотняют до образования уширенной части в основании сваи. В верхней части при укладке бетонной смеси ее уплотняют вибрированием. Разработано много модификаций этого метода. Образование скважин и полостей в грунте без его выемки осуществляют: пробивкой сердечниками и обсадными трубами с помощью молотов, продавливанием вибропогружателями и вибромолотами, пробивкой снарядами и трамбовкой, пробивкой пневмопробойниками, расширением гидравлическими уплотнителями, продавливанием с помощью винтовых устройств.

Нашел применение метод выштамповывания с использованием станка ударно-канатного бурения (рис.7). Сначала на глубину до 1/2 длины будущей сваи пробуривают скважину-лидер, затем скважину пробивают ударным снарядом на требуемую глубину. Загружают в нижнюю часть скважины жесткую бетонную смесь столбом 1,5. 2 м и ударами трамбовки устраивают в основании сваи уширенную пяту. В устье скважины устанавливают обсадную трубу, монтируют арматурный каркас и осуществляют бетонирование верхней части сваи.

Рис.7. Технологическая схема устройства буронабивных свай с выштампованной пятой:

а — бурение скважины; б — установка в скважину обсадной трубы; в — засыпка в скважину жесткой бетонной смеси; г — втрамбовывание бетонной смеси в основание; д — извлечение обсадной трубы и установка арматурного каркаса; е — бетонирование ствола сваи с уплотнением глубинным вибратором; ж — устройство опалубки оголовка сваи; 1 — буровая машина; 2 — рабочий механизм с навесным оборудованием для устройства уширенной пяты; 3 — обсадная труба, 4 — лоток для загрузки жесткой бетонной смеси; 5 — трамбовка; 6 — стреловой кран; 7 — арматурный каркас; 8 — бадья с бетонной смесью; 9 — воронка; 10 — выштампованная уширенная пята; 11 — опалубка оголовка

Метод виброформирования свай характерен наличием виброформователя. Его полый наконечник имеет лопасти в нижней части и соединяется через жесткую штангу с вибропогружателем. Под действием последнего наконечник погружается в грунт и образует скважину, которая по мере погружения наконечника заполняется бетонной смесью из бункера, установленного над устьем скважины. После пробуривания скважины наконечник немного приподнимают, при этом его лопасти раскрываются, сквозь полость наконечника бетонная смесь попадает на дно скважины. Вместо самораскрывающихся створок может быть использован теряемый чугунный башмак.

Вытрамбованные сваи используют в сухих связанных грунтах. В пробуренную скважину с помощью вибропогружателя, закрепленного на экскаваторе, погружают до проектной отметки стальную обсадную трубу, имеющую на конце съемный железобетонный башмак. Полость трубы заполняют на 0,8. 1,0 м бетонной смесью, уплотняют ее с помощью специальной трамбующей штанги, подвешенной к вибропогружателю (рис.8). В результате башмак вместе с бетонной смесью вдавливается в грунт, при этом образуется уширенная пята. Обсадная труба заполняется бетонной смесью порциями с постоянным уплотнением. По мере заполнения скважины бетонной смесью осуществляется подъем обсадной трубы экскаватором при работающем вибропогружателе, который значительно снижает адгезию трубы с бетоном в процессе ее извлечения.

Рис.8. Технологическая схема устройства вытрамбованных свай:

а — образование скважины; б — укладка первой порции бетонной смеси; в — уплотнение бетонной смеси трамбующей штангой, жестко соединенной с вибропогружателем; г — укладка и уплотнение последующих слоев бетонной смеси; д — извлечение обсадной трубы и установка арматурного каркаса в голове сваи

Частотрамбованные сваи устраивают путем забивки обсадной трубы в пробуренную скважину вместе с надетым на конце чугунным башмаком, который остается в грунте (рис.9). Загружение бетонной смеси в обсадную трубу осуществляют порциями за 2. 3 приема. Сечение сваи формируется и обсадная труба извлекается из скважины с помощью молота двойного действия, передающего усилия через обсадную трубу.

Рис.9. Технологическая схема устройства частотрамбованных свай:

а — погружение обсадной трубы; б — установка арматурного каркаса; в — подача бетонной смеси в полость трубы; г — извлечение обсадной трубы с одновременным уплотнением бетонной смеси; 1 — обсадная труба; 2 — копер; 3 — молот двойного действия; 4 — арматурный каркас; 5 — бадья с бетонной смесью; 6 — приемная воронка; 7 — чугунный башмак

Обсадную трубу с чугунным башмаком под действием ударов молота погружают в грунт до проектной отметки. Погружаясь, труба раздвигает частицы грунта и уплотняет его. Когда труба достигает нижней точки в ее полость опускают арматурный каркас (при необходимости), далее через воронку из вибробадьи подают в полость обсадной трубы жесткую бетонную смесь с осадкой конуса 8. 10 см.

После заполнения обсадной трубы на высоту 1 м ее начинают поднимать, при этом башмак соскальзывает под действием давящей на него бетонной смеси, которая начинает заполнять скважину. Молот двойного действия, соединенный с обсадной трубой при этом производит частые парные удары, направленные попеременно вверх и вниз. От ударов, направленных вверх за 1 мин труба извлекается из грунта на 4. 5 см, а от ударов, направленных вниз, труба осаживается на 2. 3 см. Трамбование бетонной смеси, поступающей в скважину под действием собственной массы, осуществляется за счет ударов нижней кромки обсадной трубы и трения бетона о стенки трубы в результате вибрационного воздействия молота, в связи с чем, вся бетонная смесь постоянно находится в процессе вибрации и в итоге оказывается хорошо уплотненной. В результате уплотняется грунт в нижней части скважины, часть бетонной смеси впрессовывается в стенки скважины, повышая их прочность.

Такое трамбование бетона в обсадной трубе продолжают до полного извлечения трубы из грунта. При необходимости на извлекаемую обсадную трубу закрепляют наружные вибраторы, которые позволяют более качественно уплотнить верхние слои бетонной смеси. Частотрамбованные сваи можно изготовлять армированными. Армирование осуществляется по расчету, но в большинстве случаев арматурный каркас применяют только в верхней части сваи для соединения с армированием монолитного ростверка. Если армирование предусмотрено на всю высоту сваи, то арматурный каркас опускают в обсадную трубу до начала бетонирования.

Песчаные набивные сваи — наиболее дешевый способ уплотнения слабых грунтов. Стальная обсадная труба с башмаком погружается в грунт с помощью вибропогружателя (рис.10). Достигнув проектной отметки, она частично заполняется песком, при подъеме обсадной трубы за счет массы песка она отделяется от башмака, и с помощью вибропогружателя извлекается на поверхность, при этом грунт от вибросотрясений уплотняется. Дополнительное и эффективное уплотнение может быть достигнуто проливом скважины водой. Применяют трубы диаметром 32. 50 см; при извлечении в трубе всегда должен находиться слой песка высотой 1,0. 1,25 м. Способ применим для скважин глубиной до 7 м.

Рис.10. Схема устройства песчаных (грунтовых) набивных свай:

а — погружение обсадной трубы; б — извлечение трубы; в — раскрывающийся наконечник; 1 — вибропогружатель; 2 — обсадная труба; 3 — шарнир; 4 — створка наконечника; 5 -кольцо

Грунтобетонные сваи. Нашли применение грунтобетонные сваи, которые устраивают с помощью бурильных установок с пустотелой буровой штангой, имеющей на конце смесительный бур со специальными режущими и одновременно перемешивающими смесь лопастями. После пробуривания скважины в слабых песчаных грунтах до нужной отметки в пустотелую штангу под давлением из растворосмесительной установки подают водоцементную суспензию (раствор). Буровая штанга медленно при обратном вращении начинает подниматься вверх, грунт насыщается цементным раствором и дополнительно уплотняется буром. В результате получается цементно-песчаная свая, изготовленная на месте без выемки грунта.

Бурозавинчивающиеся сваи. Нередко котлованы под заглубленные сооружения приходится устраивать вблизи существующих зданий. Забивка свай и шпунта может привести к их деформациям из-за возникающих динамических воздействий. При устройстве буронабивных свай, где погружение обсадной трубы происходит с опережающей выборкой грунта из полости трубы, возможна утечка грунтового массива из-под рядом стоящих фундаментов, что также может привести к деформациям существующих строений. Использование методов «стена в грунте» или применение глинистого раствора для погружения труб приводит к удорожанию проекта.

Рис.11. Схема бурозавинчивающейся сваи:

1 — металлическая труба; 2 — сварка навивки с трубой; 3 — навивка из арматуры диаметром 10…16 мм с шагом 200. 400 мм; 4 — крестообразный глухой или теряемый наконечник; 5 — крестовина; 6 — диск из металла

При этих методах происходит нарушение естественной подземной среды и ее равновесия, которое может привести к нежелательным результатам или к серьезному удорожанию строительства. В случаях плотной застройки целесообразно применять метод бурозавинчивающихся свай. Сущность метода в том, что металлическая труба не забивается в грунт, а завинчивается (рис.11). На трубу в заводских условиях навивается узкий шнек из арматуры диаметром 10. 16 мм с шагом 200. 500 мм. В зависимости от грунтовых условий труба может быть оснащена заглушкой с рыхлителями, глухими или теряемыми, позволяющими при необходимости не допустить воду в тело трубы. При завинчивании трубы окружающий грунт частично уплотняется, около 15. 25% его выдавливается наружу.

Если труба в нижней части глухая, то после завинчивания до проектной отметки в нее вставляется арматурный каркас и она заполняется бетонной смесью. Для труб с теряемым наконечником в нее вставляется арматурный каркас, труба заполняется бетоном, в процессе схватывания бетона труба вывинчивается, в грунте остается башмак, на который опирается железобетонная буронабивная свая. При особо плотных грунтах возможно предварительное пробуривание скважины на несколько меньшую глубину (до 1 м) и диаметр скважины должен быть меньше диаметра трубы. Диаметр завинчиваемых труб 300. 500 мм, длина от 4 до 20 м. Важно, что технология позволяет выполнять работы вблизи существующих зданий при высоте в 5 этажей на расстоянии около 40 см, при большей высоте — около 70 см.

В последние годы получили широкое распространение фундаменты в виде мощных опор глубокого заложения с большой несущей способностью, сооружаемых с помощью специальных станков (рис.12). Разработка грунта осуществляется с помощью грейферного ковша внутри опускаемой обсадной трубы. Во время разработки грунта нижний конец трубы должен быть ниже забоя скважины. Зачистка забоя производится грейферным ковшом. После установки в скважину арматурного каркаса осуществляется бетонирование методом вертикально перемещаемой трубы; заглубление бетонолитной трубы в бетонную смесь должно быть не менее 1 м.

Рис.12. Технологическая схема устройства буронабивных свай диаметром 2. 3,5 м:

а — установка бурового станка; б — проходка скважины; в — зачистка забоя; г — установка арматурного каркаса; д — установка бетонолитной трубы; е — бетонирование сваи; 1 — буровая установка; 2 — обсадная труба; 3 — грейферный ковш; 4 — арматурный каркас; 5 — бетонолитная труба

2.1. Проектирование и устройство буронабивных свай выполняется в соответствии с требованиями СНиП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты», СНиП 3.02.01-87 «Земляные сооружения, основания и фундаменты», СНиП 2.03.01-84 «Бетонные и железобетонные конструкции».

2.2. Нагрузки и воздействия, их сочетания, коэффициенты надежности и условий работы определяются в соответствии с требованиями СНиП 2.01.07-85 «Нагрузки и воздействия» и отраслевыми нормами проектирования.

2.3. Буронабивные сваи с применением импортного оборудования армируют сварными пространственными каркасами. Продольная рабочая арматура должна быть равномерно распределена по длине окружности. Количество стержней должно быть не менее 6, а диаметр — не менее 18 мм. Расстояние между продольными стержнями должно быть не менее 40 см. Продольные стержни арматуры следует преимущественно применять из стали класса AIII.

Арматурные каркасы должны иметь фиксирующие элементы из пластмассовых трубок диаметром 90 мм и длиной 70 мм, обеспечивающие требуемую толщину защитного слоя бетона, устанавливаемые на поперечные кольца жесткости по длине сваи.

2.4. Арматурный каркас помимо основных требований, предъявляемых СНиПами, должен иметь жесткость, достаточную для его погружения в заполненную бетоном скважину. С этой целью он должен изготавливаться сварным с цельными продольными стержнями, загнутыми на конус в нижней части. При необходимости рекомендуется приваривать поперечные кольца жесткости с шагом по высоте 2-3 м. Предпочтительно иметь минимальное количество стержней большего диаметра.

2.5. Защитный слой бетона должен быть не менее 70 мм и обеспечиваться установкой фиксаторов на поперечные кольца жесткости, привариваемые на арматурный каркас.

2.6. Рекомендуется применять бетон класса по прочности на сжатие В22,5 с содержанием цемента не менее 340 кг/м , осадкой конуса 21 см. Заполнитель должен содержать не менее 25% частиц с размером до 0,1 мм; крупностью фракций заполнителя 5-20 мм и маркой его по прочности 50-60 МПа.

Подбор состава бетона и приготовление смеси должны обеспечивать проектный класс бетона по прочности, морозостойкости, водонепроницаемости и средней плотности согласно ГОСТ 19804.2-79; ГОСТ 10060.0-95; ГОСТ 10060.4-95; ГОСТ 12730.0-78; ГОСТ 12730.4-78; ГОСТ 12730.5-84.

2.7. Изменения в проекте фундаментов из буронабивных свай, вызванные несоответствием фактических геологических, гидрогеологических и других условий, принятых в проекте, должна вносить проектная организация с предварительным согласованием с заказчиком.

2.8. Работам по устройству буронабивных свай должна предшествовать планировка строительной площадки на заданной отметке с разбивкой осей сооружения и надежным закреплением на местности положения рядов буронабивных свай.

2.9. Разбивку осей сооружений следует оформлять актом, к которому прилагаются схемы расположения знаков разбивки, данные о привязке к базисной линии и к высотной опорной сети. Правильность разбивки следует систематически контролировать в процессе производства работ, а также в каждом случае смещения точек, закрепляющих оси.

2.10. Отклонения разбивочных осей рядов буронабивных свай от проектных не должны превышать 1 см на 100 м ряда; в положении одиночных буронабивных свай — ±0,05 диаметра сваи; при рядовом или кустовом расположении свай — ±0,15 диаметра сваи.

Отклонения оголовков свай от проектного положения по вертикали допускаются в сторону завышения отметки оголовка до 10 см, а в сторону занижения — до 20 см. Во всех случаях заделка оголовка сваи в бетон ростверка (без учета подготовки) должна быть не менее 10 см.

Тангенс угла отклонения вертикальной оси сваи от проектного положения не должен превышать 1/100 (отклонения стенки скважины от положения отвеса не должны превышать 10 см на каждые 10 м глубины скважины).

2.11. В зимнее время работы по устройству буронабивных свай в обводненных грунтах могут производиться при температуре наружного воздуха до минус 10 °С.

Работы по устройству буронабивных свай при более низких температурах возможны при принятии специальных мер, обеспечивающих нормальную работу буровой установки, оснащенной бортовой системой контроля основных параметров технологического процесса, при тщательной защите свежеуложенного бетона от промерзания. Эти мероприятия должны быть указаны в проекте организации работ.

2.12. Материалы, применяемые для приготовления бетона буронабивных свай, должны отвечать требованиям ГОСТов на вяжущие материалы.

2.13. Для изготовления бетонной смеси применяются:

— цемент для приготовления бетона марки не менее 300, стойкого к воздействию агрессивной среды со сроком схватывания — не менее 2 ч. Применение глиноземистых, быстросхватывающихся и горячих цементов не допускается;

— песок, щебень, гравий фракций крупностью не более 20 мм. Прочность гравия и щебня должна быть не менее 800 кгс/см ;

— концентраты лигносульфонатов (ЛСТ) в соответствии с «Руководством по применению химических добавок в бетоне». М., Стройиздат, 1981 год.

2.14. Подбор состава бетонной смеси выполняется лабораторией бетонного завода в соответствии с заданной маркой бетона, при этом необходимо стремиться к равной плотности мелкого и крупного заполнителей.

Ознакомиться с документом вы можете, заказав бесплатную демонстрацию систем «Кодекс» и «Техэксперт».

источник

13 Июл 2019 admin 22