Буроинъекционные (корневидные) сваи

Одним из эффективных способов усиления оснований и фундаментов является метод, предложенный итальянской фирмой «Фон-дедиле». Сущность его заключается в усилении существующих фундаментов пропущенными через укрепляемые конструкции вертикальными и наклонными сваями, которые называют за рубежом корневидными, а в отечественной практике — буроинъекцконными. Разработанная фирмой технология и оборудование получили значительное распространение в различных странах.Сваи переносят большую часть нагрузки на более плотные нижележащие слои грунта. Метод позволяет выполнять работу без отрывки котлована и обнажения фундаментов. Буроинъекционные сваи изготовляют длиной до 30 м, диаметром 0,08—0,25 м. Усилить фундамент можно как с помощью ростверка, так и без него. Специальные установки вращательного бурения позволяют пробуривать скважины через вышерасположенные конструкции и фундаменты (бутовую и кирпичную кладку, бетон, железобетон). При этом конструкция не подвергается динамическим воздействиям. Выбор инструмента бурения (шнек, шарошечное долото или колонковая труба) определяется грунтовыми условиями, а диаметр бура принимают в зависимости от марки станка с учетом требуемой несущей способности сваи. Чтобы не нарушать устойчивость стенок скважины, используют обсадные трубы или бентонитовую суспензию. При проходке каменной кладки и бетонных конструкций разбуренный материал удаляется сжатым воздухом.

Арматурный каркас, устанавливаемый в скважину, состоит из отдельных секций длиной до 3 м (в зависимости от высоты подвала), стыкуемых с помощью сварки. На каркасе предусматривают специальные фиксаторы, предупреждающие отклонения от оси скважины. После установки каркаса (или одновременно) в скважину опускают инъекционную трубу для нагнетания под давлением до 3 ат цементно-песчаного раствора. Институт Гидроспецпроект рекомендует оптимальный состав раствора по массе компонентов цемент—песок—вода 1: (1—1,5): (0,5—0,7).

Важной особенностью корневидных свай является их высокое сопротивление трению по боковой поверхности по сравнению с обычными бетонными сваями как из-за повышенной шероховатости ствола, так и вследствие частичной цементации прилегающего к свае грунта. В зависимости от характера работы корневидные сваи армируют на всю глубину или только верхнюю часть. Для воспринятая сваей нагрузок необходимо армировать верхнюю часть на участке, равном 5—10 диаметрам сваи (1,5—3 м). Однородный состав раствора и сжатие, которому он подвергается в процессе набивки, придают стволу сваи высокую прочность. Корневидные сван устраивают также для фундаментов новых сооружений, особенно в тех случаях, когда необходима осторожность в процессе выполнения работ. В зарубежном строительстве во многих случаях применяют корневидные сваи для укрепления фундаментов. Одним из основных преимуществ буроинъекционных свай является их способность обеспечивать минимальную осадку усиливаемого фундамента. Поэтому такие сваи весьма эффективны при реконструкции сооружений при малой величине допускаемых осадок, например при использовании высокоточного технологического оборудования.

 

Виброштампованные сваи

Для образования скважин на стройках применяют три варианта механизации: бурильные машины для скважин глубиной до 3,5 м, виброжелонки или комплект оборудования для пробивки скважин при большой глубине разработки. Последние два вида оборудования навешивают на краны-экскаваторы. В оборудование для пробивки скважин входят обсадная труба, направляющая плита, молот и виброустройство для извлечения трубы. Направляющая плита обеспечивает вертикальность погружения обсадной трубы и служит основанием для гидродомкратов при извлечении трубы из грунта. На практике для устройства свай большой длины часто применяют комбинированный способ образования скважин: до глубины 2,5—3,5 м. Их проходят бурильной машиной, а при большей глубине используют виброжелонку или обсадную трубу. Перед бетонированием на устье скважины устанавливают тяжелый металлический кондуктор, полая направляющая труба которого имеет диаметр на 10 мм больший, чем диаметр виброштампа.Массу кондуктора выбирают из расчета, чтобы его давление на грунт было не менее 4—5 кг/см2. Это условие необходимо для для удержания бетонной смеси в скважине.

Скважину заполняют бетоном с помощью самоходного бетоноукладчика. Виброштамп для уплотнения бетона представляет собой трубу диаметром 0,31 м, нижний конец которой закрыт металлическим конусом. Верхний конец вибростержня прикрепляют к мощному вибратору (ВПП-2, ВПП-4 или В-401). Длина вибростержня превышает глубину скважины на 0,8 м, благодаря чему при бетонировании сваи грунт под ее основанием дополнительно уплотняется. Виброштамп погружают в бетон краном при включенном вибраторе. При погружении в смесь виброштамп создает давление, превышающее несущую способность грунта. Вследствие этого образуется уширенное основание и дополнительно уплотняется прилегающий грунт. Диаметр пяты сваи обычно больше диаметра сваи на 30—40%.Операцию по бетонированию с применением виброштампа повторяют несколько раз. После извлечения вибростержня в бетоне образуется трубчатая полость, которую заполняют смесью до отметки —0,7 м. Полости в длинных сваях остаются только на глубине 2,5—3 м. В эти полости для сопряжения с ростверком вставляют металлический каркас, а затем бетонируют вместе с ростверком.

Применение виброштампованных свай в промышленном строительстве по сравнению со сборными железобетонными фундаментами позволяет сократить трудовые затраты почти в 3 раза и снизить стоимость фундаментов в 2 раза

 

Пневмонабивные - сваи. Обсадную толстостенную трубу погружают бурением или забивкой, после чего в нее вставляют оболочку из 1 — 1,5-миллиметровой листовой стали с наконечником. В оболочку вставляют деревянный сердечник, с помощью которого ее опускают в обсадную трубу и загоняют в грунт.После извлечения сердечника оболочку заполняют бетоном, а зазор—пластичным раствором. Затем к верхней части обсадной трубы привинчивают муфту с колпаком. Под колпак нагнетается воздух, газ или вода под давлением 40 ат, в результате чего бетон и раствор впрессовываются в оболочки, а свая погружается на I—1,5 м. Одновременно под действием того же давления обсадная труба поднимается вверх, и вокруг кожуха образуется цементная оболочка диаметром большим, чем у обсадной трубы, и неправильной формы вследствие различной плотности грунта.

Сваи Вольфсхольтца. Обсадную трубу, находящуюся в буровой скважине, закрывают герметичной крышкой, через которую пропускают три трубы. По одной из них подают раствор из специальной емкости или выпускают воду и воздух, по другой подается сжатый воздух давлением 10 кг/см2; на третьей трубе имеется кран, манометр и редуцирующий вентиль. Вторая и третья трубы соединены между собой и с резервуаром сжатого воздуха.

Грунтобетонные сваи

Технология механизированного устройства грунтобетонных фундаментов основана на использовании свойства лёссовидных грунтов в смеси с цементом образовывать конструктивный материал, отвечающий требованиям фундаментостроения. Если операции перемешивания и уплотнения смеси производить непосредственно в массиве грунта без его выемки, то в случае применения соответствующего оборудования можно получить грунтобетонную сваю.Изготовлять грунтобетонные сваи можно в лёссе, лёссовидных и карбонатных суглинках, а также в супеси. Технология изготовления грунтобетонных свай разработана в 60-х годах.

Для изготовления свай диаметром 0,8 и 0,9 м при глубине до 3 м и диаметром 0,5—0,7 м и длиной до 7 м применяют агрегат АГС-7. Узлы агрегата смонтированы на шасси автомобиля МАЗ-200. Агрегат состоит из рамы, мачты, буровой штанги с вертлюгом, рабочего органа, электропривода, механизмов вращения и подачи рабочего органа, технологического оборудования для приготовления и нагнетания цементной суспензии. На раме шаряирно установлена мачта из стальных труб. В рабочее положение мачту устанавливают с помощью гидросистемы. Для опускания мачты в транспортное положение используют лебедку, установленную на буфере автомобиля. Мачта имеет трубчатые направляющие, по которым перемещается вертлюг, один конец которого соединен с напорным шлангом растворонасоеа, а другой — с пустотелой буровой штангой квадратного сечения. К нижнему концу штанги прикреплен рабочий орган— смесительный бур, который приводится во вращение от электродвигателя. Для приготовления и нагнетания в грунт цементной суспензии на агрегате предусмотрены приемный бункер для цемента вместимостью 1 м3, шнек, подающий цемент в растворосмеситель, производительностью 1,8 м3/ч, растворосмеситель с баком в 0,7 м3 и раст-воронасос С-317. Суспензию приготовляют.в смесителе, имеющем для перемешивания компонентов три пары пропеллерных лопастей, закрепленных на вертикальном валу. Нагнетают суспензию для устройства сваи растворонасосом. Смесительный бур представляет собой трубу с укрепленными на ней режущими и перемешивающими лопастями. К верхнему концу трубы приварена муфта, соединяющая рабочий орган с буровой штангой. В нижний конец вставлена глухая муфта с забурником. Затыльной стороной режущих лопастей в трубу ввинчены насадки, через которые цементная суспензия подается в грунт. В зависимости от диаметра сваи и количества нагнетаемой в грунт суспензии применяют насадки диаметром от 12 до 20 мм. Интенсивное перемешивание грунтовой смеси обеспечивается лопастями, имеющими прямолинейную и криволинейную формы и что позволяет перемещать смесь в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Процесс перемешивания происходит при погружении и извлечении рабочего органа. Для обеспечения равномерного распределения водоцементной суспензии и послойного уплотнения смеси необходимо регулировать производительность растворонасоса. Опускание и подъем рабочего органа при вращении осуществляют по винтовой линии, угол наклона которой меньше угла наклона задних поверхностей режущих лопастей. При правом вращении и погружении смесительного бура под режущими лопастями образуется пространство, в которое нагнетается цементная суспензия; при левом вращении и извлечении бура смесь уплотняется послойно вследствие обжатия ее ножами. Одновременно на срезанную поверхность равномерно подается водоцементная суспензия, перемешанная с грунтом. Толщину срезываемой части грунта регулируют изменением величины подачи рабочего органа. Для лучшего перемешивания грунтобетонной смеси бур иногда приходится погружать и извлекать несколько раз. Для контроля равномерности распределения суспензии на растворонасосе установлен расходомер, записывающий на бумажной ленте объем суспензии, поданной в расчете на единицу длины сваи. Количество суспензии, расходуемой на устройство сваи, зависит от естественной влажности грунта и дозировки цемента.

 

Буронабивные сваи

Буронабивные сваи изготавливаемые по технологии «DDS» (Drilling Displacement System), - разновидность буронабивных свай, которые изготавливаются в грунте бурением с использованием специального бурового наконечника, позволяющего вытеснять разбуриваемый грунт в стороны. При этом бетонная смесь подается через отверстие на буровом наконечнике при помощи бетононасоса и одновременно с подъемом снаряда производится заполнение скважины бетоном.Формирование скважины под сваю происходит за счет вдавливающего усилия и вращения бурового снаряда-раскатчика. Грунт разбуривается нижней частью снаряда с последующим уплотнением цилиндрической частью. Буровой инструмент также служит для подачи бетонной смеси на забой скважины, и для заполнения скважины бетоном под давлением при помощи бетононасоса, что, в свою очередь, обеспечивает опрессовку скважины и увеличение площади передачи нагрузки (за счет площади поверхности уплотненного грунта) примерно на 30 %.Последовательность выполнения работ по сооружению буронабивных свай по технологии «DDS» включает в себя следующие операции: подготовка рабочей площадки для обеспечения маневра буровой установки и доставки бетона; монтаж бурового и вспомогательного оборудования; постановка бурового станка БГ-25 на точку для устройства скважины под сваю, и точная фиксация бурового инструмента с использованием геодезической основы разбивки осей; проходка скважины ходом инструмента вниз; подсоединение бетононасоса «МЕСВО» к установке БГ-25; подъем бурового инструмента вверх с одновременным закачиванием бетона через клапанное устройство в нижнюю зону скважины под давлением до 300 кПа; контроль давления бетона по датчику (при увеличении давления бетона необходимо увеличить скорость подъема бурового инструмента); отсоединение бетононасоса «МЕСВО» от установки БГ-25; отъезд установки БГ-25 от скважины; установка монтажного крана, оборудованного вибропогружателем, рядом с заполненной бетоном скважиной, для погружения арматурного каркаса (при работе в стесненных условиях, исходя из построечных условий, арматурный каркас может погружаться с использованием специальной лебедки буровой установки БГ-25); погружение в скважину с бетоном арматурного каркаса с удлинителем на проектную отметку при помощи вибропогружателя; отсоединение удлинителя от каркаса и извлечение его из скважины. Данная технология наиболее эффективна в условиях залегания водонасыщенных пылевато-глинистых грунтов с низкими показателями прочностных и деформационных свойств. Применение метода раскатки в

буронабивных сваях. Устройство работает следующим образом. При вращении приводного вала от электропривода колеса, перемещаясь вдоль витков условной винтовой линии и обкатываясь по своим забоям, формируют стенку скважины и создают вектор силы тяги в направлении движения, обеспечивая продольную подачу устройства. Формируется скважина с плотными гофрированными стенками. Длиа скважины определяется количеством присоединенных штанг.Конструкция Проходчика обеспечивает условия для создания осевых и радиальных сил до 100 кН. Эти составляющие, во-первых, создают вектор силы тяги в направлении перемещения (не требуется усилие поджатия) и, во-вторых, формируют скважину с плотными стенками. Преимущества метода раскатки: относительно низкая энергоемкость процесса образования скважин, отсутствие вибраций для рядом стоящих сооружений и бесшумность, что важно при работах в городах и на многих предприятиях, экологическая безопасность, высокие скорости проходки -- с учетом промежуточных операций -- до 25м/час, высокая точность проходки -- отклонение от оси на расстоянии 10м -- 2 см, возможность использования в случаях, когда применение любых жидкостей размывки и укрепления скважин запрещено, например: подземные гаражи, аэропорты и т. д., возможность применения в стесненных городских условиях. Возможность использования для любых грунтах, включая условия обводнения и вечной мерзлоты. В качестве инструмента для проходки скважин под коммуникации применяются раскатчики, а не буровой инструмент. Раскатчики не извлекают грунт из скважины, а уплотняют (раздвигают) его в радиальном направлении. В результате отпадает необходимость применения бентонитового раствора для укрепления стенок скважины и выноса грунта на поверхность, следовательно, не нужно дополнительное дорогостоящее оборудование для приготовления бентонитового раствора и его подачи в забой. Кроме того, по сравнению с буровым инструментом раскатчик обеспечивает высокую несущую способность стенок скважины за счёт образования вокруг неё уплотнённой зоны грунта, что позволяет исключить просадку грунта над и под коммуникациями, благодаря этому повышается срок их службы.

Забивные сваи

Изготовление свай производится в стальных специальных формах, рассчитанных на одновременное изготовление нескольких изделий. Армирование свай железобетонных рассчитано практически только на восприятие нагрузок при погрузке – выгрузке свай и переводу их из горизонтального транспортного положения в вертикальное положение для забивки. В оголовке сваи установлены несколько арматурных сеток, препятствующих разрушения верхней части конструкции при работе копра. Технология изготовления сваи аналогична приемам, применяемым для производства железобетонных перемычек или подобных изделий, имеющих один размер, значительно превышающий другие. Для изготовления свай различной длины применяются вкладыши, позволяющие в опалубке длиной например 12 м сформовать сваю длиной 10 м или 11 м.

 

Производство изделий из фиброцемента.

Фиброцемент - материал, используемый для изготовления стеновых панелей, перегородок и облицовочных плит (листов), которые активно применяются в современном строительстве. Основу фиброцемента составляет цемент (80-90%), армирующее волокно и минеральные заполнители.

Фиброцемент бывает двух видов:

• Листы из целлюлозного фиброцемента (СС) воздушно-сухие.

• Листы из автоклавного целлюлозного фиброцемента (ССА).

 

Процесс производства листов из фиброцемента с добавлением вулканизированной горячим воздухом целлюлозы (СС - листы)

Целлюлоза, которую обычно производят в кипах или тюках, тщательно очищается (фибриллируется) при помощи воды и помещается в целлюлозный шлаковый отстойник. Открытые волокна и, если необходимо, синтетические волокна автоматически дозируются вместе с цементом в турбопульпер для последующего смешивания с водой.

Жидкое цементное тесто помещается в цистерну-мешалку, а затем снова разбавляется водой и поступает в машину по прокатке листов, оснащенную фильтрующими цилиндрами. Вращающиеся фильтрующие цилиндры (как правило, их три - пять) формируют тонкие слои, которые по конвейеру передаются на формовочный ролик. Окружность ролика определяет длину листа.

Когда необходимая толщина раствора накапливается на формовочном ролике, лист автоматически обрезается. Затем лист поступает на передаточный конвейер и обрезается до необходимого размера. Далее - специальный укладчик с боксом для плоских листов и отделением для гофрирования помещает каждый лист на плоскую или гофрированную стальную плиту. Листы в смешанных штабелях помещаются на троллейный ролик и проходят в камеру для предварительной вулканизации. После этого укладочная машина автоматически снимает листы из фиброцемента со стальной плиты и укладывает их в отдельные штабели (плоские и гофрированные).

Высокоплотные плоские листы. Это прессованные листы для обеспечения более высокой плотности и морозостойкости. Они сжимаются в штабельном прессе.

Высокоплотные гофрированные листы. Сжимаются в одиночном листовом прессе (фильтрпрессе).

Листы вулканизируются в нагревательной вулканизационной камере и снимаются со стальных плит после двух - восьми часов. Затем листы в течение двух - трех недель хранятся на заводе, желательно под крышей, после чего они готовы к продаже и использованию.

Процесс производства листов вулканизированных в автоклаве целлюлозные плоские и гофрированные листы (ССА - листы)

 

Это листы из фиброцемента с добавлением силиката кальция, обладающие высокой сопротивляемостью к химическому воздействию и имеющие низкую усадку.

Производственный процесс сходен с процессом вулканизации горячим воздухом за исключением двух существенных различий:

- кварцевый песок (кремнезем) используется в качестве добавки к цементу в пропорции 40 - 50 процентов соответственно. Песок смешивается с водой до необходимой консистенции в шаровой мельнице. Жидкое цементное тесто помещается в специально разработанные цистерны-мешалки, откуда оно дозировано поступает в миксер. В это время система дозирования точно определяет количество воды и твердых составляющих жидкого цементного теста.

- автоклавы и насыщенный пар с температурой до 190 град.С (375 град. F) и давлением 175 фунтов на квадратный дюйм используются для вулканизации, в результате чего образуется гидрат силиката кальция с его уникальной кристаллической структурой.

 

33. Технология монолитных изделий и конструкций.

На сегодняшний день из существующих технологий возведения зданий и сооружений наиболее перспективным является монолитное строительство. Это - возведение конструктивных элементов из бетоносодержащей смеси с использованием специальных форм (опалубки) непосредственно на строительной площадке.

Создается абсолютно жесткий каркас с различными видами ограждающих конструкций. В нашей стране долгие годы предпочтение отдавалось сборному строительству. Хотя можно отметить, что в 30-е годы - время развития конструктивизма - имелся опыт монолитного строительства. Затем было время "кирпича", очень активно пропагандировалось панельное домостроение, и лишь последние 10 лет можно говорить о том, что монолитное строительство заняло свое достойное место.

В этой связи стоит отдельно выделить преимущества монолитного строительства перед другими технологиями:

- В сборном строительстве все конструкции имеют размеры, кратные определенному модулю; технология конструкций, выполняемых на заводе, не позволяет быстро изменить форму оснастки. Поэтому архитекторы и проектировщики были привязаны к определенным типоразмерам и, как следствие - ограничены в принятии проектных решений

- Монолитные здания легче кирпичных на 15-20%. Существенно уменьшается толщина стен и перекрытий. За счет облегчения веса конструкций уменьшается материалоемкость фундаментов, соответственно удешевляется устройство фундаментов.

- Производственный цикл переносится на строительную площадку. При сборном домостроении изделия изготавливаются на заводе, привозятся на площадку, монтируются. При изготовлении сборных конструкций закладываются допуски на всех технологических этапах, которые приводят к дополнительным трудозатратам при отделке стыков. Если монолитное строительство ведется по четко отработанной схеме, то возведение зданий осуществляется в более короткие сроки.

- Монолитное строительство обеспечивает практически "бесшовную" конструкцию. Благодаря этому повышаются показатели тепло- и звуконепроницаемости. В то же время, конструкции более долговечны.

Процесс монолитного строительства состоит из нескольких этапов: приготовления и доставки бетона (марок 200-400), подготовки опалубки и собственно укладки бетона. Процесс этот особенно упрощается, если есть возможность создания своего бетонного узла непосредственно на стройплощадке.

Опалубка

Применение современных опалубочных систем при монолитном строительстве значительно повышает его технологичность. Сроки, качество возведения конструкций во многом определяет применяемая опалубка.

Современные опалубочные системы можно классифицировать по различным критериям.

По области применения и конкретных задач: для стен; для перекрытий; колонн; кольцевых стен с изменяемым радиусом; туннельная; односторонняя.

По конструктивным особенностям: рамные; балочные.

По способу установки: стационарная; самоподъемная; подъемно-переставная; подъемная.

По размерам: крупнопанельная; мелкоштучная.

По применяемым материалам. Для изготовления элементов опалубок применяют различные материалы: сталь, алюминий, древесину, пластик, фанеру.

 

-монтируется опалубка

-устанавливается арматурный каркас

-бетонирование и уход

-набор прочности

-распалубка

Опалубка ГОСТ 23478-79, ГОСТ Р 52086-2003

Существует технология кирпично-монолитного домостроения. Ее можно представить следующим образом: в специальные формы-опалубки, повторяющие контуры будущего конструктивного элемента (стены, колонны и т. д.), устанавливают арматуру и заливают бетон. Когда он затвердевает, элементы опалубки демонтируют и переносят выше - на следующий этаж либо оставляют внутри самой стены - если используется так называемая несъемная опалубка. Параллельно с возведением монолитного каркаса строители возводят и наружные кирпичные стены, или, иными словами, ограждающие конструкции. Последние обычно состоят из утеплителя, воздушной прослойки, которая препятствует появлению влаги, и непосредственно фасадной системы. Что касается фасада монолитных коттеджей, то его чаще всего облицовывают кирпичом.