cfa технология устройства буронабивных свай

В Санкт-Петербурге при проведении уплотнительной застройки и реконструкции кварталов в историческом центре города строителям приходится решать ряд непростых проблем. Одна из них — устройство фундаментов встраиваемых и пристраиваемых зданий, когда необходимо обеспечить сохранность расположенных вблизи исторических объектов и минимизировать технологическое воздействие на них в процессе строительных работ. В основе успешного решения таких сложных геотехнических задач лежит комплексный подход. Он заключается в получении полных данных об инженерно-геологических условиях площадки и техническом состоянии примыкающих к ней зданий, правильном расчетном обосновании выбора фундамента с использованием расчетных программ, разработке технически правильного проекта, имеющего в своем составе специальный раздел геомониторинга, и в обеспечении качественного выполнения строительно-монтажных работ.

ООО СК «Портал» постоянно ведет поиск новых эффективных и щадящих технологий устройства буронабивных свай. Особенность производства буронабивных свай уплотнения по технологии DDS (Drilling Displacement System) заключается в том, что бурение скважины для сваи происходит без извлечения грунта — посредством его разбуривания и уплотнения. Рабочий орган бурового инструмента погружается в грунт благодаря своей особой форме и вращательно-поступательному движению. При этом, по данным разработчика технологии — фирмы «Bauer», площадь передачи нагрузки увеличивается на 30 % за счет объема уплотненного грунта, включенного в работу. И как следствие возрастают трение по боковой поверхности сваи (примерно на 30 %) и сопротивление острия сваи по отношению к нагрузке, воспринимаемой обычной сваей (на 50—70 %). После достижения буровым инструментом проектной отметки происходит подача бетонной смеси под давлением, которое складывается из давления на выходе бетононасоса и давления высоты бетонного столба.

Использование этой технологии позволяет избежать вибрационного и любого динамического импульсного воздействия на соседние здания и сооружения. Несомненным преимуществом также является отсутствие шлама, что позволяет вести работы в загрязненных местах, снизить затраты на вывоз грунта и свободно перемещать буровое оборудование по площадке в любом направлении. Сочетание этого фактора с высокими скоростями бурения и бетонирования (благодаря большой мощности насоса) обеспечивает самую высокую производительность в ряду технологий по изготовлению буронабивных свай.

Максимальная производительность, минимальное количество оборудования и обслуживающего персонала, увеличение несущей способности за счет уплотнения грунта вокруг сваи позволяют значительно снизить стоимость сваи на тонну прилагаемой нагрузки.

Для свай, изготовляемых по технологии «SOB-колонна» (CFA), при заглублении рабочего органа, выполненного в виде проходного шнека, грунт извлекается на поверхность в объеме разбуриваемой скважины.

Технология устройства свай уплотнения (DDS), по данным опроса, проведенного среди основных застройщиков и генподрядчиков Санкт-Петербурга, получила большое распространение (более 76 %) благодаря отсутствию извлекаемого из скважины грунта и относительно высокой скорости изготовления свай: полный технологический цикл для сваи диаметром 550 мм и глубиной 25 м составляет не более 20—25 мин.

Перед нами, как практическими геотехниками, встала задача определения зон влияния (уплотнения) при производстве таких свай, а также оценки минимально возможного безопасного расстояния по отношению к существующим зданиям в условиях площадки. Следует отметить, что применительно к винтовым набивным сваям «Atlas» имеются различные мнения относительно оценки зон уплотнения грунтов вокруг них. Так, в докладе проф. В. Ф. ван Импе (Санкт-Петербург, 2004 г.) сказано, что величина зон изменения прочностных показателей грунтов равна приблизительно 1,4 диаметра сваи. По данным других специалистов, для винтовых свай, свай уплотнения и призматических свай заводского изготовления, погружаемых вдавливанием, размер зон влияния составляет 1-6 диаметров сваи [1]. Величина зоны деформаций уплотнения грунта зависит от технологии устройства сваи, вида грунта, его степени водонасыщения, скорости погружения рабочего органа и его формы. Для практических целей следует определять размеры зон влияния сваи уплотнения по технологии DDS на окружающий грунт с достаточной степенью достоверности.

Авторами была составлена программа исследований, в которую входила серия натурных наблюдений за осадками расположенных вблизи зданий, перемещение поверхности грунта вокруг сваи, перемещение ранее выполненных свай при устройстве соседних, изучение различными инструментальными способами оценки степени уплотнения грунта вокруг сваи. Одним из первых было выполнено статическое зондирование грунтов методом СРТ, включающим в себя определение сопротивлений по острию конуса и по муфте трения, а также поровое давление при погружении зонда и измерение температуры грунта в точке погружения конуса. В точке будущей сваи выполнялось зондирование № 1 для получения исходных данных о состоянии грунта по всей глубине погружения сваи. В первую серию исследований входила оценка влияния возможных деформаций уплотнения грунта вокруг сваи на расстоянии 1,5—7,5 м с шагом 1,5 м. Анализ результатов исследований показал, что на расстоянии более трех диаметров сваи уплотнение грунта отсутствует. Из этого следует, что необходим второй этап исследований уплотнения грунтов в радиусе до 1,5 м, что, в конечном итоге, позволит определить наиболее эффективные и безопасные расстояния от устраиваемых свай до существующих зданий, а также оценить взаимное влияние свай в ленточном свайном фундаменте, при кустовом их размещении и в сплошных свайных полях.

Несмотря на явные преимущества рассматриваемых технологий изготовления свай в грунтовых условиях Санкт-Петербурга, требуется ввести некоторые ограничения их использования, поскольку производство работ сопровождается поднятием дна котлована (вероятно, с поднятием ранее изготовленных свай) и фундаментов соседних зданий. (Наиболее известный пример — поднятие здания на ул. Казанской, 5 более чем на 3 см.) По данным НПО «Геореконструкция-Фундаментпроект», на одной из площадок, где выполнялись сваи системы «Фундекс», предпроектные испытания показали хорошие результаты; контрольные же испытания, выполненные после устройства свайного поля, выявили, что происходит поднятие ранее изготовленных свай и что свая набирает необходимую несущую способность только после осадки 8 см. Однако такие перемещения могут оказаться катастрофическими для строящегося здания, поскольку его пространственная жесткость еще не сформирована в полном объеме.

Нами выполнен цикл наблюдений за осадками примыкающих к площадке строительства зданий как во время изготовления свай уплотнения, так и в последующий период, а также за деформациями поверхности вокруг изготовляемой сваи и вокруг свай уже изготовленных. Наблюдения показали, что деформации ранее выполненных свай в процессе изготовления сваи уплотнения и в недельный период после него отсутствуют. В то же время отмечено, что при устройстве свай уплотнения происходит поднятие поверхности грунта, и при наличии слоя песка в пределах длины свай возможно поднятие расположенных рядом зданий, имеющих фундаменты на естественном основании, до 5 мм при ленточном расположении сваи через три диаметра, когда нет возможности выполнять сваи с большей разбежкой из-за малых размеров строительной площадки и установленных контрактом жестких сроков окончания работ. В настоящее время у нас проводятся дополнительные исследования по изучению зон влияния свай уплотнения на окружающую застройку.

Приведем два примера. На ул. Восстания/Рылеева, несмотря на ограждение котлована с помощью касательных свай длиной 11 м от поверхности, наблюдались поднятия соседних домов до 12 мм. Выполнение свай было начато 3 декабря; на 7 декабря изготовлено 26 свай — подъем до 5 мм; 13 декабря закончено свайное поле, выполнено еще 34 сваи — подъем еще на 7 мм. Испытания свай были проведены после устройства всех свай и откопки котлована — подъема свай не было. Испытательная нагрузка составила 1500 кН при осадке 3 и 8 мм, расчетная нагрузка на сваю — 1000 кН.

Другой пример. При выполнении свай уплотнения на пересечении Лахтинской ул. и Большого проспекта Петроградской стороны наблюдались поднятия соседних зданий, устроенных на ленточных фундаментах, в радиусе длины свай — 25 м. Максимальное поднятие составило около 8 мм, однако ранее возведенные сваи перемещений не имели. Контрольные испытания свай статической нагрузкой показали, что они имеют необходимую несущую способность (в данном случае — 2000 кН).

Технология SOB (CFA), или непрерывного проходного шнека, имеет ряд отличий от технологии устройства свай уплотнения. Главное отличие — бурение скважины для буронабивной сваи производится с извлечением грунта. Грунт на поверхность доставляется посредством реборд, наваренных по спирали по всей длине трубы. При такой технологии происходит частичное уплотнение грунта при внедрении рабочего органа — проходного шнека, а также некоторое разупрочнение контактной зоны «свая — грунт» в процессе разрушения грунта бурением.

Технология положительно зарекомендовала себя при использовании в грунтах, имеющих слои, существенно различающиеся по прочности. Особенно эффективна она при проходке большой толщи песков, полутвердых и тугопластичных суглинков, когда применение технологии изготовления свай уплотнения невозможно. Однако, как показывает опыт работы транспортно-коммерческого центра РАО ВСМ в историческом центре Санкт-Петербурга, недоучет тиксотропного разупрочнения вод о насыщенных пылевато-глинистых грунтов, возникающего в околосвайном массиве грунта при устройстве свай по аналогичной технологии, при последовательном изготовлении свай без обеспечения времени «отдыха» приводит к существенному (в 2—7 раз) расходу бетона. При использовании технологии SOB Геостроем также отмечалось на ряде площадок повышенное поглощение бетонной смеси (10—20 %). Как правило, эти случаи имели место, когда в инженерно-геологическом разрезе площадки присутствовали значительные по толще слои текучих, текучепластичных суглинков и супесей с низкими прочностными характеристиками. В этой связи нами введено ограничение на использование данной технологии изготовления свай, а именно: технологию устройства свай системы «SOB-колонна» не рекомендуется использовать в грунтах с модулем деформации Е менее 5 МПа, углом внутреннего трения до 100, а также вблизи других зданий.

Выводы

1. Выбор типа и способа производства работ по устройству фундаментов вблизи эксплуатируемых зданий должен осуществляться в каждом конкретном случае индивидуально с учетом инженерно-геологических условий, приближения к зданиям, наличия подземной части.

2. Все работы по устройству фундаментов, включая подготовительные, должны выполняться при постоянном геотехническом мониторинге и непрерывном контроле качества выполнения работ.

3. Считаем, что исследования в данной области необходимо продолжать для более точного и обоснованного назначения несущей способности, длины, диаметра и шага свай уплотнения, минимизации воздействия на здания исторической застройки.

4. Учитывая, что при устройстве свай уплотнения вблизи других зданий может иметь место подъем сооружений, необходимо разработать и внести в нормативные документы разъяснения, связанные с допустимым поднятием сооружений при свайных работах, поскольку такая регламентация отсутствует и в европейских, и в российских нормах.

5. В соответствии с ТСН 50-302-2004, действующим на территории Санкт-Петербурга, для условий водонасыщенных пылевато-глинистых грунтов, в которых при забивке свай наблюдается поднятие дна котлована и ранее забитых свай, рекомендуется производить добивку приподнятых свай после погружения соседних в радиусе, равном половине длины свай. Материалы наших исследований говорят о том, что радиус влияния — подъем котлована, составляет гораздо большую величину — не менее длины изготовленных свай.

Добавить комментарий

Заполните поля или щелкните по значку, чтобы оставить свой комментарий:

Логотип WordPress.com

Для комментария используется ваша учётная запись WordPress.com. Выход / Изменить )

Фотография Twitter

Для комментария используется ваша учётная запись Twitter. Выход / Изменить )

Фотография Facebook

Для комментария используется ваша учётная запись Facebook. Выход / Изменить )

Google+ photo

Для комментария используется ваша учётная запись Google+. Выход / Изменить )

Connecting to %s


%d такие блоггеры, как: