Рекомендации Рекомендации по устройству буронабивных свай в вечномерзлых грунтах

РЕКОМЕНДАЦИИ
по устройству буронабивных свай в вечномёрзлых грунтах

Якутск 1991

АКАДЕМИЯ НАУК СССР

СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

Ордена Трудового Красного Знамени
Институт мерзлотоведения

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

2. ПОДГОТОВКА ПЛОЩАДКИ СТРОИТЕЛЬСТВА

3. ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ

4. ПРОХОДКА СКВАЖИН СТАНКАМИ УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ

5. ПРОХОДКА СКВАЖИН СТАНКАМИ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ

6. БУРОНАБИВНОЙ СПОСОБ УСТРОЙСТВА ВИСЯЧИХ СВАЙ СПЛОШНОГО СЕЧЕНИЯ

7. БУРОНАБИВНОЙ СПОСОБ УСТРОЙСТВА ВИСЯЧИХ КОМБИНИРОВАННЫХ СВАЙ

8. БУРОНАБИВНОЙ СПОСОБ УСТРОЙСТВА СВАЙ-СТОЕК

9. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА И ПРИЕМКА РАБОТ

ПРИЛОЖЕНИЕ ФОРМА ЖУРНАЛА БУРЕНИЯ СКВАЖИН И УСТРОЙСТВА СВАЙ БУРОНАБИВНЫМ СПОСОБОМ

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

В Рекомендациях изложены основные положения буронабивного способа устройства висячих свай и свай-стоек в вечномерзлых грунтах при строительстве сооружений по принципам I и II главы СНиП 2.02.04-88. Даны сведения о подготовке площадок строительства, используемых материалах и оборудовании, режимах проходки скважин, технике безопасности, контроле качества и приемке работ.

При составлении Рекомендаций использованы результаты исследований и Практический опыт, накопленные учеными и строителями Норильского промышленного района за период 1975-1990 гг., а также опыт строителей Якутии и Чукотки. Цель Рекомендаций - оказание практической помощи строительным организациям, осуществляющим возведение свайных фундаментов на территории распространения вечномерзлых грунтов.

Рецензенты:
д-р техн. наук Ю.М.Гончаров
гл. инж. треста Гидооспегфундаментстрой
Минмонтажспецстроя СССР В.А.Певзнер

ВВЕДЕНИЕ

Рекомендации составлены в развитие Инструкции по проектированию и технологии устройства комбинированных свай в вечно-мерзлых грунтах*. Разработаны Норильской комплексной геокриологической лабораторией Игарской научно-исследовательской мерзлотной; станции Института мерзлотоведения СО АН СССР (д-р техн. наук Растегаев И.К., канд. техн. наук Райский О.А.) при участии ПСМО Норильскстрой (канд. техн. наук Лукина Ф.Х. и инженеры Хлопук Л.Ю., Караваев В.М. и Прохорчук Е.Ф.), СУС Норильского ГМК (инж. Бакшеев Д.С.), Института Норильскпроект Норильского ГМК (инж. Захаров В.В.) и треста Гидроспецфундаментстрой (инж. Трубин В.М.). Научный руководитель работ чл.-кop. Инженерной академии СССР, д-р техн. наук Растегаев И.К.

Рекомендации рассмотрены и одобрены на научно-технических советах Норильской комплексной геоэкологической лаборатории и ПСМО Норильскстрой и Специальным управлением строительства Норильского горно-металлургического комбината концерна "Норильский никель".

Замечания и предложения по содержанию Рекомендаций просим направлять по адресу: 663301, Норильск, а/я 116, Норильская геокриологическая лаборатория Института мерзлотоведения СО АН СССР.

* Инструкция ... // Разраб . Растегаев И .К . // Сб -к инструкций по строительству оснований и фундаментов зданий и сооружений в Норильском промышленном районе . - Норильск : КМЛ ГНМК , 1981.- 35-44.

I. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

1.1. Рекомендации распространяются на производство работ по устройству буронабивным способом висячих свай сплошного сечения, комбинированных висячих свай и свай-стоек сплошного сечения при строительстве фундаментов на территории распространения незасоленных вечномерзлых грунтов, имеющих льдистость менее 0,4, вне зависимости от их температуры» класса, группы и подгруппы (кроме биогенных), под гражданские и промышленные здания и сооружения, возводимые по принципам I и II ( ГОСТ 25100-82 и СНиП 2.02.04-88).

1.2. Под висячими сваями сплошного сечения понимают сваи, выполненные буронабивным способам на вою проектную длину и передающие нагрузку на грунт боковой поверхностью и нижним концом. Под висячими комбинированными подразумевают сваи, выполненные в нижней части скважины из монолитного бетона» а в верхней - из железобетонных свай заводского изготовления. Под сваями-стойками понимают сваи, выполненные буронабивным способом на всю глубину скважины и передающие нагрузку нижним торцом на практически несжимаемый грунт.

1.3. Рекомендации предусматривают индустриальное круглогодичное производство работ по устройству свайных фундаментов в предварительно пробуренных скважинах путем укладки бетона и обеспечения его твердения методом термоса в контакте c грунтом. Технологическая последовательность производства работ по устройству висячих свай сплошного сечения и комбинированных висячих свай представлена на рис.1.

Рис.1. Технологическая последовательность работ по устройству буронабивных висячих свай сплошного сечения методом восходящего потока (1-2-3), сброса бетона (1-2-4) и комбинированных висячих свай методом сброса бетона в скважину (1-5-6-7):
1 - бурение скважины; 2 - установка арматурного каркаса; укладка бетона: 3 - методом восходящего потока, 4 - методом сброса в скважину с установлением арматурных каркасов, 5 - методом сброса в скважину "комом"; 6 - погружение железобетонной сваи в бетон; 7 - заполнение пазух раствором.

1.4. Устройство свайных фундаментов буронабивным способом должно осуществляться по проекту производства работ в соответствии с положением настоящих Рекомендаций и следующих нормативных документов: СНиП 2.02.04-88 "Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах ", СНиП 3.02.01 -83 " Основания и фундаменты ", СНиП III -4-80 " Правила производства и приемки работ . Техника безопасности в строительстве ".

1.5. До начала работ по устройству свайных фундаментов устанавливается целесообразность их контрольных испытаний на статическую вдавливающую и выдергивающую нагрузку . В случае необходимости контрольные испытания свай осуществляет   производитель работ в соответствии с ГОСТ 24546-81 " Сваи . Методы полевых испытаний в вечномерзлых грунтах ".

1.6. Основными механизмами , применяемыми для проходки скважин в вечномерзлых грунтах при устройстве буронабивных сва й являются станки ударного действия , не имеющие ограничений по мерзлотно - грунтовым условиям и дайне скважин . При незначительном содержании ( до 15 %) в грунтах крупноскелетных ( диаметром до 20 мм ) включений , возможно применение станков вращательного бурения .

1.7. Строительная площадка обеспечивается электроэнергией и водой , потребность в которых определяется мощностью буровых станков , кранового оборудования и осветительных средств площадки ; бадьями для приемки и укладки раствора и бетонной смеси в скважины ; лотками и тарой для отвода шлама из зоны бурения ; обсадными трубами и сварочной аппаратурой ; бульдозером для расчистки площадки от снега и выполнения транспортных работ ; противопожарным оборудованием и другими необходимыми механизмами и инвентарем .

1.8. К выполнению работ по устройству свай допускаются: инженерно-технические работники, производители работ и представители лаборатории - после ознакомления с настоящими Рекомендациями; буровые мастера и их помощники, крановщики и рабочие, выполняющие устройство свай, - после инструктажа и сдачи технического минимума. Обучение инженерно-технических работников и рабочих осуществляет строительная организация, выполняющая свайные работы, а обучение персонала строительной лаборатории - ее руководство.

1.9. Контроль за выполнением работ осуществляет строительная лаборатория заказчика или строительной организации.

2. ПОДГОТОВКА ПЛОЩАДКИ СТРОИТЕЛЬСТВА

2.1. Подготовка площадки строительства включает отсыпку, разравнивание и уплотнение бульдозерами гравийно-щебеночного или гравийно-песчаного материала (для передвижения буровых станков, кранов и автомашин, оборудованных под перевозку арматурных каркасов и бетона) и устройство покрытия подполья возводимого сооружения. Высота отсыпки обосновывается рельефом площадки, применяемой техникой и временем года производства работ с таким расчетом, чтобы площадка была ровной, имела отметку на 0,5 м выше самой высокой точки рельефа местности.

2.2. Завоз, отсыпка, разравнивание и уплотнение бульдозерами гравийно-щебеночного материала производится с целью обеспечения наименьшего нарушения растительного слоя грунтов, передвижения по площадке буровых станков и подъемно-транспортных механизмов и для формирования искусственного основания под твердое покрытие вентилируемого подполья возводимого сооружения.

2.3. До начала свайно-буровых работ должны быть закончены все земляные и планировочные работы. Отклонение отметок от проектных не должно превышать -5 см, а уклон строительной площадки должен быть не более 5°.

2.4. После устройства отсыпки производят разбивку осей свайного поля и выполняют покрытие слоя грунта в вентилируемом подполье возводимого сооружения; разрешается устройство покрытия в процессе выполнения свайно-буровых работ или после их завершения.

2.5. Разбивка свайного поля выполняется геодезистом в соответствии с проектом. Оси скважин отмечаются стальными штырями, забиваемыми в грунт. Высота штыря над поверхностью насыпи должна быть выше максимальной высоты снегозаноса на 15 см.

2.6. Разбивка осей свайного поля оформляется актом с приложением схемы расположения знаков разбивки, привязки к базисной линии и к высотной опорной сети.

2.7. Покрытие подполья зданий и сооружений выполняется из обезвоженного бурового шлама, монолитного или сборного железобетона, асфальтобетона, асфальта и других гидроизоляционных материалов в целях предотвращения проникновения влаги и различного рода утечек из коммуникаций в грунты основания, засоления грунтов и деструкции бетона свай.

2.8. Работы по устройству покрытия в виде монолитной железобетонной плиты производят захватками звенья арматурщиков и бетонщиков, оставляя "гнезда" для бурения скважин (рис.2, а).

2.8.1. На спланированной поверхности насыпи производится ограждение мест для последующего "бурения скважин с помощью деревянных коробов. Каждый короб устанавливается на щебеночную поверхность насыпи с таким расчетом, чтобы геометрический центр короба совпадал со штырем, обозначающим центр будущей скважины.

2.8.2. Арматурщики опережают бетонщиков на одну-три захватки. Арматура в пакетах предварительно раскладывается   по направлению выполнения работ.

2.8.3. Укладка бетонной смеси осуществляется бадьями с последующим уплотнением поверхностным вибрированием. В зимний период года в бетон вводят противоморозные добавки и осуществляют электропрогрев бетона, а место укладки бетона покрывается теплоизолирующими плитами.

2.9. Покрытие из обезвоженного бурового шлама (рис. 2, б) выполняется в процессе бурения скважин ударным способом.

2.9.1. В целях: предотвращения растекания шлама до   начала буровых работ по периметру площади подсыпки устраивается ограждающий вал из щебеночно-гравийного материала на высоту 0,5 м.

2.9.2. Работы по устройству твердого покрытия из обезвоженного шлама производят захватками, ограждаемыми деревянными перемычками. На каждой захватке последовательно выполняется бурение скважин, их обсадка и заливка обезвоженным шламом огражденного участка.

2.9.3. Буровой шлам обезвоживают методом отстоя в бадьях. Верхний слой воды сливают в емкости для ее повторного использования при бурении. При проведении свайных работ в зимний период года бадьи для обезвоживания бурового шлама оборудуются электропрогревом.

2.9.4. Обезвоженный буровой шлам равномерно распределяется по отделенной перемычкой части захватки и далее разравнивается рейкой. В результате дальнейшего естественного обезвоживания шлам приобретает требуемую для передвижения людей прочность, повышение которой, в случае необходимости, достигается введением в его состав цемента.

2.10. Покрытие подполья зданий и сооружений из асфальтобетона выполняют по уплотненной щебеночно-гравийной подсыпке в теплый период года после завершения работ по устройству буронабивных и комбинированных висячих и буронабивных свай-стоек, но до начала работ по монтажу сооружения.

3. ТРЕБОВАНИЯ К МАТЕРИАЛАМ

3.1. Для приготовления бетонных смесей при устройстве буронабивных висячих свай и свай-стоек и монолитной части комбинированных свай следует применять высокоалитовые и быстротвердеющие портландцемента, удовлетворяющие требованиям ГОСТ 10178-85 марок 400 и выше и имеющие нормальную густоту цементного теста не более 28 %.

3.2. Для бетона свайных конструкций, работающих в сезонно-оттаивающем слое грунта или в талом грунте при насыщении его агрессивной водой, следует применять сульфатостойкий портландцемент или портландцемент с содержанием трехкальциевого алюмината не более 6 %.

3.3. Крупный заполнитель бетона должен удовлетворять требованиям ГОСТ 10268-80 "Заполнители для тяжелого бетона. Технические требования", ГОСТ 8667-83 "Щебень из естественного камня для строительных работ" и ТУ 48-0401-61-86.

3.4. При использовании искусственных щебеночно-песчаных смесей рекомендуется производить их предварительный рассев на песок и щебень.

Фракции размером более 5 мм используются в качестве щебня, от 5 до 0,14 мм используются для обогащения мелких песков, менее 0,14 мм отбрасываются.

3.5. Для получения бетона марок по морозостойкости 300 и более должен применяться фракционный крупный заполнитель, разделенный в зависимости от наибольшей крупности зерен на 2-4 фракции. При наибольшей крупности щебня 40 мм рекомендуется применение трех фракций в соотношении: 5-10 мм - 25-35 %; 10-20 мм - 50-60 %; 20-40 мм-до 15 %; при наибольшей крупности щебня, 20 мм - двух фракций в соотношении: 5-10 мм - 25-35 % и 10-20 мм - 50-60 %.

3.6. Для бетонов марок по морозостойкости 300 и более следует применять природные кварцевые пески из зерен твердых и плотных пород, удовлетворяющих требованиям ГОСТ 8735-86 "Песок для строительных работ. Общие требования" с модулем крупности не менее 2,0, а также шлаковый песок, отвечающий требованиям ТУ 48-0401-8-88.

3.7. Шлаковый песок фракции до 5 мм по качеству должен отвечать требованиям ТУ 48-0401-9-83 "Песок из гранулированных шлаков никелевого производства. " Шлаковый песок изготавливается из металлургических шлаков с плотностью 2,8 г/см3. Модуль крупности песка 2,1-2,5. Коэффициент вариации модуля крупности не должен превышать 5 %.

3.8. Содержание в шлаковом песке пылеватых частиц, определяемых отмучиванием, допускается не более 5 % по массе, также как и наличие зерен свыше 5 мм не должно превышать 5 % по массе. Шлаковый песок должен обладать устойчивой структурой.

3.9. Песок и крупный заполнитель для бетона не должны обладать реакционной способностью по отношению к щелочам цемента, определяемой в соответствии с ГОСТ 8735-86 "Песок для строительных работ. Методы испытаний", а при получении результатов, требующих дополнительной проверки, определяемой в соответствии с "Рекомендациями по определению реакционной способности заполнителей бетона со щелочами цемента" (М.: ШЖБ Госстроя СССР, 1972).

3.10. Заполнители для бетона не должны содержать частиц льда и смерзшихся комьев размером более 10 мм.

3.11. Вода, применяемая при приготовлении растворов и добавок к бетонной смеси, должна удовлетворять требованиям ГОСТ 23732-79 "Вода для бетонов и растворов. Технические требования".

3.12. Выбор химических добавок, вводимых в бетон, производят в зависимости от принципа использования вечномерзлых грунтов в качестве оснований сооружений (I или П), конструкции буронабивной сваи '(стойка, висячая, комбинированная) и в соответствии с требованиями "Рекомендации по приготовлению и применению бетонов с комплексными добавками при бетонировании буронабивных монолитных свай в вечномерзлых грунтах" (М.: НИИЖБ Госстроя СССР, 1989).

3.13. При устройстве комбинированных (сборно-монолитных) свай сборные сваи на момент установки должны иметь 100 %-ную проектную прочность, штамп ОТК, маркировку и паспорт и соответствовать проектной марке по морозостойкости.

3.14. Сборные сваи, доставленные на площадку, должны быть проверены на соответствие их геометрических параметров и на наличие внешних дефектов (сколы, раковины, трещины, обнажения арматуры и др.).

3.15. Для заполнения пазух между скважиной и сборной сваей необходимо применять песчано-цементный раствор М-50 с осадкой стандартного конуса от 10 до 14 см и температурой 10-25°С, изготавливаемый по рецептуре строительной лаборатории.

4. ПРОХОДКА СКВАЖИН СТАНКАМИ УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ

4.1. Наибольшее распространение при бурении скважин для целей свайного строительства в вечномерзлых грунтах получили буровые станки ударного действия типа БС-Ш (технические характеристики приведены в табл.1).

4.2. Буровые работы в пределах одной строительной площадки должны опережать работы по устройству свай. Количество буровых станков подбирается с учетом их производительности в конкретных инженерно-геокриологических условиях строительной площадки, определяемых по данным инженерно-геокриологических изысканий.

4.3. Диаметр скважин, пробуриваемых в вечномерзлых грунтах, должен превосходить не менее чем на 5 см наибольший размер поперечного сечения для комбинированных свай и быть не менее 50 см для буронабивных висячих свай и свай-стоек по условиям термосного набора прочности бетона.

4.4. Скважины для устройства висячих свай сплошного сечения ж комбинированных свай бурятся до проектной глубины заложения нижнего торца свай; для свай-стоек скважина забуривается в скальный нетрещиноватый грунт на глубину не менее чем в два раза превышающую наибольший размер поперечного сечения сваи.

4.5. Бурение скважин выполняется в соответствии с простом производства работ и включает следующие технологические операции:

- наезд на точку бурения;

- фиксация бурового станка на точке бурения при помощи домкратов;

- установка кондуктора для забуривания скважин и центровка снаряда;

- прокладка водной магистрали к точке бурения;

Таблица 1

Технические характеристики машин ударно-канатного бурения скважин

Показатели

БС-1М

БС-1

УКС-30М

УКС-22М

Диаметр скважин, м

до 1,1

до 0,5

до 0,9

до 0,5

Масса бурового снаряда, т

до 3,5

до 2,8

2,5

1,3

Наибольшая (числитель) и наименьшая (знаменатель) высота подъема бурового снаряда, м

Частота ударов бурового снаряда мин-1

48...52

48...52

40,45,50

40,45,50

Главный привод;

мощность, кВт

75

32

40

20

грузоподъемность лебедки, кН

50

50

30

20

скорость подъема, м/с

0,9

-

1,1...1.42

1,1...1,47

Лебедка желоночная:

грузоподъемность, кН

10

-

20

13

скорость подъема, м/с

1,8

-

1,21...1,68

1,26...1,6

Размеры, м:

высота рабочая (числитель), транспортная (знаменатель)

15,1/3,8

15,5/3,8

16,3/3,5

12,7/2,75

длина рабочая (числитель )г транспортная (знаменатель)

7,1/8,9

7,0/7,0

8,0/10,0

5,8/8,67

ширина

3,46

3,46

2,62

2,29

Масса станка, т.

21,8

20,8

12,7

7,6

- забуривание скважины ( бурение );

- подъем снаряда и снятие кондуктора ;

- обсадка скважины на глубину ниже 0,3 м от уровня неустойчивых грунтов обсадной трубой ;

- извлечение бурового шлама желонкой ( желонение );

- отвод шлама из зоны бурения ;

- повторение операции бурения , желонения и отвода шлама через каждые 0,5-1,5 м проходки скважины в зависимости от мерзлотно - грунтовых условий и степени износа долота ;

- промер глубины скважины ;

- чистка бурового снаряда и желонки от бурового шлама ;

- съезд с точки бурения и укрытие устья скважины инвентарной крышкой .

4.6. С целью обеспечения чистки забоя от бурового шлама в скважину непрерывно и ли порционно подается вода . Непрерывная подача вода осуществляется от водной магистрали , оборудованной запорным вентилем , с помощью шланга , подвешенного к устью скважины . Порционная подача воды осуществляется с помощью бадей . Рациональная температура воды при бурении скважин в пластично - мерзлых грунтах составляет 25-35 °С , а в твердомерзлых - 50-70 °С .

4.7. Расход воды при бурении зависит от температуры вечно - мерзлого грунта и его вида , износа долота , диаметра скважины , температуры наружного воздуха и других факторов и составляет от 0,01 до 0,3 л / с . Чем прочнее грунт , тем меньше расход воды .

4.8. В зависимости от диаметра разбуриваемой скважины применяют забурники ( рис .3), погружаемые в грунт путем забивки трамбующим долотом , представляющим собой изношенное буровое долото с приваренной на его рабочую сторону плоской пластиной , размер которой соответствует размеру Д2 ( см . рис . 3 ) забурника соответствующей марки .

4.9. Для бурения скважин используют в зависимости от мерзлотно - грунтовых условий строительной площадки либо универсальное долото копытообразной формы , либо долота специального назначения ( зубильные , крестовые и др .).

4.10. Наиболее универсальным типом долота , обеспечивающим производительное бурение любых разновидностей вечномерзлых грунтов , вплоть до скальных , является копытообразное долото с одним долбежным клином и четырьмя копытами плоской формы ( рис .4).

Рис .3. Схема забурника скважин .
1 - направляющий цилиндр ; 2 - забурник ; 3 - пластина .

Рис.4. Схема долота универсального копытообразной формы.
1 - копыта плоской формы; 2 - долбежный клин.

4.11. Смена долота является трудоемкой операцией . Однако в исключительных случаях осуществляют смену универсального долота копытообразной формы на крестовое долото для проходки завалуненных и скальных грунтов , зубильное долото для проходки сыпучемерзлых грунтов или на долото с опережающим клином ( рис .5) для проходки однородных вечномерзлых грунтов без включений .

4.12. За каждым буровым станком закрепляется от 4 до 6 долот . Все долота должны иметь номер и восстанавливаться централизованно в условиях мастерских . Долото считается изношенным и подлежит восстановлению , если его наружный диаметр уменьшился на 30 мм .

4.13. В зависимости от вида вечномерзлого грунта полный износ долот имеет место после проходки : 20-30 погонных метров ( пм ) скважин в однородных вечномерзлых грунтах Ш группы ; 5-10 пм - в вечномерзлых грунтах IV группы и 1-2 пм - в вечномерзлых грунтах V группы .

4.14. Группа вечномерзлого грунта при ударном способе бурения скважин для устройства буронабивных и комбинированных висячих свай и свай - стоек определяется по данным табл .2.

4.15. Желонение бурового шлама осуществляется с помощью универсальных желонок ЖУ -1, -2 и -3 ( рис .6). Периодичность желонения определяется степенью наполнения скважины буровым шламом и составляет от одного до трех раз в час . Чем прочнее разбуриваемый вечномерзлый грунт , тем реже осуществляется желонение .

4.16. После окончания бурения скважины на полную глубину буровой шлам должен быть удален . Остаток шлама в скважинах любого диаметра должен составлять не более 30 см по высоте . Контроль глубины скважины осуществляется мерным отвесом , опускаемым на тросике в скважину , а остаток шлама - щупом .

4.17. Средняя скорость проходки скважин ( V n ) в вечномерзлых грунтах ( с учетом организационно - технических перерывов на желонение , переезд к точке бурения и др .) долотами диаметра от 450 до 550 мм определяется по эмпирической формуле :

 = 2,41 - 0,53 ( К - 3), пм / ч ,                                                                 (1)

где К - номер группы вечномерзлого грунта , устанавливаемый по   данным табл .2. Средняя скорость бурения скважин в вечномерзлых грунтах III группы составляет 2,4 пм / ч , IV группы -1,8 и V группы - 1,4 пм / ч .

Марка

Д1

ДО-1

450

ДО-2

550

ДО-3

650

Рис .5. Долото с опережающим клином марок ДО -1, -2 , и -3.
1 - опережающий клин ; 2 - скалывающие грунт лапы .

Таблица 2

Классификация вечномерзлых грунтов при ударном бурении скважин дал устройства свай

Группа грунта

Наименование грунта

Описание грунта

Коэффициент крепости по шкале М.М. Протодьяконова

Категория по М.М. Протодьяконову

Среднечасовая энергоемкость проходки скважин диаметром 500-600 мм, (Н·см )/см 3

I

Песчаный

Пески рыхлые и влажные, чернозем, торф, лессы рыхлые и влажные и т.п.

< 0,5

VIII

-

II

Глинистый

Глинистые грунты , рыхлые песчано -глинистые грунты с мелкой галькой и гравием (до 10 %), грунт I группы с мелкой галькой (до 10 %) и т .п .

0,5-1

VII- VIII

< 30

III

Сезонно -мерзлый и вечномерзлый (температура до - 10°С

Грунты I и II групп с примесью мелкого щебня , гальки и гравия (1 0-20 %), лесс слежавшийся , мергели рыхлые , мел и т .п .

1-2

VI

30-40

IV

Вечномерзлый грунт (температуре ниже - 10°С) и слабые горные породы

Грунты III группы со значительным содержанием щебня, гальки, гравия (20-35 %), мергели, гипс, сланцы мягкие, песчаник глинистый, уголь бурый, строительный мусор без железного лома и т.п.

2-6

IV- V

40-50

V

Горные порода и крепчайшие вечномерзлые грунты

Выветренные изверженные породы (граниты, диориты, габбро, спилиты), мергели плотные, крепкий каменный уголь, сланцы, строительный мусор с железным ломом, вечномерзлые грунты IV группы (температура ниже.-400°С) и т.п.

6-10

III

50-70

VI

Крепкие горные породы

Крупнозернистые изверженные породы, крупный галечник с валунами , сланцы крепкие , мрамор , доломиты и т .п .

10-20

II

70-100

VII

Крепчайшие горные породы

Мелкозернистые изверженные породы, галечник и щебень с крупными валунами кристаллических пород, известняк, песчаник, сланцы кремнистые и т.п.

> 20

I

> 100

4.18. В процессе проходки скважины происходит увеличение ее фактического диаметра ( разбуривание ) до величины Д ф , оцениваемое относительно наибольшего габаритного размера долота Д д коэффициентом разбуривания Кр , рассчитываемым по формуле :

К р = Д ф Д д -1 , [-].                                                                                          (2)

4.19. Фактический диаметр скважины устанавливается путем замера скважин с помощью измерителя (рис.7) или по номограмме, в зависимости от группы буримого грунта и его наименования (рис.8). Среднее значение коэффициента разбуривания вечномерзлых фунтов III - IV группы составляет 1,2- 1,3, а для талых грунтов I группы достигает величины 1,5-1,6.

4.20. После окончания бурения производитель работ и буровой мастер совместно с представителем строительной лаборатории фиксируют в журнале буровых работ фактическую глубину скважин, остаток шлама и другие параметры ( приложение ).

Рис .7. Измеритель размера скважин .
1 - тройник нижний ; 2 - тройник верхний ; 3 - шарниры ; 4 - штанга ; 5 - замок ; 6 - кассета ; 7 - тренога ; 8 - тяги измерительной трапеции .

Рис 8. Номограмма для определения: коэффициента разбуривания скважин Кр [-] в зависимости от группы и разновидности грунтов.

5. ПРОХОДКА СКВАЖИН СТАНКАМИ ВРАЩАТЕЛЬНОГО ДЕЙСТВИЯ

5.1. Для бурения скважин в вечномерзлых грунтах с незначительным содержанием гравелисто - галечниковых включений используют буровые станки вращательного действия ( табл .3), более производительные , чем станки ударного действия .

5.2. Вечномерзлый грунт при вращательном бурении разрабатывается сухим способом (без применения воды) ножами, расположенными в нижней части рабочего органа, и извлекается   на   поверхность механическим способом по шнеку или выдуванием с помощью сжатого воздуха, подаваемого от компрессора. Крупноскелетные включения, встречающиеся в грунте, рекомендуется разрабатывать долотом штыревого типа.

5.3. Разрушенный грунт подается от забоя на поверхность шнеком рабочего органа непрерывно (при бурении в грунтах без крупноскелетных включений) или периодически (при бурении в грунтах с крупноскелетными включениями). В случае затрудненной проходки рекомендуется очистить шнеки от разрушенного грунта, поднимая рабочий орган на поверхность.

Таблица 3

Технические характеристики буровых станков вращательного действия

Показатели

БМ -1500

БМ-1200

БМ-801С

БМ-802С

ЗИФ-650А

Наибольший диаметр пробуриваемой скважины , м

0,65

0,65

0,65; 0,4; 0,3

0,65; 0,4; 0,3

2,0; 0,5; 0,2

Глубина скважины , м

15

12

8

8

20

Скорость вращения бура , об /мин

-

100; 80; 55

28; 36; 68; 108; 140; 259

266; 144; 111; 67; 36; 23

-

Наибольшее осевое усилие на забой , кН

-

80

70

70

-

Марка базовой машины

ТТ -4(Т -330)

ТДТ -75

ТТ-4С

КРАЗ-257

Т-100

Тип привода

гидравлический

Вес машины , кН

200

-

190

223

-

Условия применения по содержанию в мерзлом грунте включений размером до 20 мм , %

до 20

до 20

до 15

до 15

-

5.4. Разрушенный грунт, накопившийся на строительной площадке в процессе бурения скважин, убирается за ее пределы.

5.5. Обсадка скважин при вращательном бурении производится так же, как и при бурении станками ударного действия.

5.6. По окончании бурения скважины на полную глубину производится качественная зачистка ее забоя. При зачистке забоя ковшами и трубчатыми бурами разрушенный грунт частично остается на дне скважины и подлежит уплотнению трамбовкой по всей площади забоя. Контроль за качеством уплотнения осуществляет строительная лаборатория.

5.7. После окончания бурения производитель работ и буровой мастер совместно с представителем строительной лаборатории фиксируют в журнале буровых работ фактическую глубину скважины (см. приложение).

5.8. В случае перерыва между окончанием сужения и устройством свай устье скважины закрывают инвентарным щитом.

6. БУРОНАБИВНОЙ СПОСОБ УСТРОЙСТВА ВИСЯЧИХ СВАЙ СПЛОШНОГО СЕЧЕНИЯ

6.1. Буронабивные висячие сваи применяют в вечномерзлых грунтах, имеющих на уровне нулевых годовых амплитуд температуру до - 5°С, что обеспечивает твердение бетона в контакте с грунтом методом термоса.

6.2. Сваи изготавливаются в скважинах диаметром  600 мм и более и длиной, зависящей от величины действующих нагрузок, типа грунта, его температуры и вида химических добавок и   определяемой расчетом.

6.3. Несущая способность буронабивных висячих свай определяется согласно СНиП 2.02.04-88, расчетное сопротивление сдвигу боковой поверхности сваи по мерзлому грунту принимается по данным контрольных испытаний свай, а для предварительных расчетов в зависимости от использованных химических добавок - по табл.4 настоящих Рекомендации.

Таблица 4

Значения нормативного сопротивления грунта ( R а f , п , Н / см 2 ) сдвигу по бетонной боковой   поверхности буронабивных   свай

Вид химических добавок и их содержание

Нормативное сопротивление   грунта при его льдистости до ii ≤ 0,4

песчаный

глинистый

Без химических добавок

65 (1 + / t/)

50 (1 + / t/)

НаЖ)2-1.5&-Оа01   - 1,5%

56,5 (1 + /t/)

43,4 (1 + /t/)

НаИ 02 -3J?

52 (1 + /t/)

40 (1 + /t/)

KgCOj-g

45,3 (1 + / t/)

34,9 (1 + / t/)

СПС -     2Я

45,5 (1 + /t/)

34,2 (1 + /t/)

ННХК - 5%

43,5 (1 + /t/)

33,5 (1 + /t/)

ВНХК - 35? ...

40,8 (1 + /t/)

31,4 (1 + /t/)

ЯвЯОг -5%

39,5 (1 + / t/)

30,4 (1 + / t/)

/ t / - модуль температуры вечномерзлого грунта

6.4. Последовательность работ по устройству висячих свай буронабивным способом включает: проходку скважины, установку арматурного каркаса, укладку бетонной смеси в скважину (с содержанием химических добавок или без них) методом восходящего потока или сбрасыванием бетона (последовательности 1-2-3 и 1-2-4 на рис.1).

6.5. Буровые работы по разработке скважины выполняют в соответствии с требованиями разделов 4 и 5 настоящих Рекомендаций.

6.6. Установка арматурного каркаса в скважину производится непосредственно перед началом укладки бетонной смеси.

6.7. Транспортировка бетонной смеси, приготовленной на центральном бетонорастворном узле, разрешена в автосмесителях, автобетоновозах, автосамосвалах в зависимости от расстояния и состояния дорожного покрытия.

6.8. Заполнение скважины бетонной смесью начинают сразу после зачистки забоя. В случае перерыва между зачисткой забоя и бетонированием скважины более 2 часов, остаток шлама или разрушенного грунта должен быть разбурен и сделана повторная подготовка забоя.

6.9. Бетонную смесь укладывают в скважину, в зависимости от ее глубины, следующими способами: до 15 м - сбрасыванием с устья методом "кома" или с помощью хоботов; более 15 м - комбинированным методом, включающим сбрасывание бетонной смеси с устья скважины методом "кома" и послойное по 2-3 м уплотнение ее с помощью сваи или долота трамбующего; методом восходящего потока с использованием вертикально перемещающихся труб (ВИТ) при любой глубине скважины.

Метода "кома" и комбинированный являются более предпочтительными в силу простоты и высокой производительности.

6.10. В случае использования методов "кома" или комбинированного бетонная смесь подается в скважину через воронку, устанавливаемую на скважину. Выгрузочное окно воронки должно иметь диаметр равный диаметру скважины.

6.11. В случае обводнения скважин укладку бетонной смеси производят методом БИТ (рис.9). Метод заключается в подаче в стальную трубу, состоящую из жестко стыкованных секций длиной по 2-3 м, бетона с одновременным его вибрированием.

6.12. При использовании метода БИТ необходимо следить, чтобы заглубление трубы в бетонную смесь было в пределах от I до 3 м.

6.13. В случае устройства свайных фундаментов зданий и сооружений I и II класса ответственности осуществляют виброуплотнение бетона глубинными вибраторами цилиндрической формы, погружаемым краном в скважину на штанге или прикрепляемыми к нижней секции вертикально перемещающейся трубы.

Рис .9. Схема оборудования для укладки бетонной смеси в скважину методом ВПТ : а - вертикально перемещающаяся труба ; б - звеньевой хобот
1 - бандаж ; 2 - секция ; 3 - стык секций ; 4 - обсадная труба ; 5-упор -подставка ; 6 - приемный бункер ; 7 - вибратор ; 8 - упор ; 9 - узел подвески эвена .

6.14. Определение сроков термосного выдерживания бетона осуществляется по набору прочности в процентах от марочной ( табл .5).

Таблица 5

Динамика нарастания прочности бетона с комплексными   добавками ( в процентах от марочной ) при бетонировании свай в контакте с вечномерзлым грунтом

Тип добавки

Температура вечномерзлого грунта , °С

от 0 до -2,0

от -2,1 до -5,0

Срок выдерживания , сут

7

28

90

7

28

90

(С -3) + СНВ

60

80

100

-

-

-

ЛСТ + СНВ

50

70

90

-

-

-

ХК + (С -3)

80

90

100

70

90

100

ХК + ЛСТ

70

90

100

60

90

100

НН + (С -3)

65

85

100

60

80

100

НН + ЛСТ

60

75

100

50

70

90

НК + (С -3)

70

90

100

70

90

100

НК + ЛСТ

65

85

100

60

80

90

ХК + НН + ЛСТ

75

90

100

60

80

100

ХК + НН + (С -3)

90

100

110

80

90

100

Обозначения : ХК - хлорид кальция ; НН - нитрат натрия ; НК - нитрит кальция ; ( С -3) - разжижитель С -3; ЛСТ - литосульфаты технические ; СНВ - смола нейтрализованная , воздухововлекающая

7. БУРОНАБИВНОЙ СПОСОБ УСТРОЙСТВА
ВИСЯЧИХ КОМБИНИРОВАННЫХ СВАЙ

7.1. Комбинированные сваи состоят из двух частей: нижняя часть - монолитная, устраиваемая из бетона с химическими добавками, и верхняя, представляющая собой буроопускную железобетонную сваю заводского изготовления (сборная часть сваи).

7.2. Нижняя часть сваи из монолитного бетона выполняется согласно требованиям раздела 6 настоящих Рекомендаций. Для устройства верхней части комбинированных свай используют железобетонные сборные сваи длиной 6 и 8 м.

7.3. При устройстве комбинированных свай выполняют следующие операции: бурение скважины, укладка бетона монолитной части сваи, трех-пятикратное сбрасывание и подъем сборной сваи   в бетон с целью перемешивания и уплотнения бетонной смеси, закрепление сборной сваи деревянными клиньями в устье скважины   для обеспечения проектного защемления ее в бетоне, залив в скважину известково-песчаного раствора с целью заполнения пазух между телом верхней» сборной части сваи, и стенкой скважины.

7.4. Диаметр скважин для устройства комбинированных свай назначается равным: для свай размером 30 × 30 см - не менее 55 см; для свай размером 40 × 40 см - не менее 60 см.

7.5. Длина защемленной части сборной сваи в монолитном бетоне должна составлять от одного до двух диаметров скважины.

7.6. Верхняя поверхность монолитного бетона в скважине должна находиться на глубине, равной не менее 4-х диаметров скважины от нижней границы слоя сезонного оттаивания вечномерзлого грунта.

7.7. Перед установкой в скважину сборная свая   очищается от мусора, снега и наледи.

7.8. Заполнение пазух известково-песчаным раствором производится сразу после защемления сваи в монолитном бетоне.

7.9. Между окончанием бетонирования нижней части сваи и защемлением сваи в бетон перерыв делать не допускается.

7.10. Сборная часть сваи считается установленной, если: глубина защемления ее в монолитный бетон соответствует проектной; известково-песчаный раствор полностью заполняет пазухи между сборной сваей и стенками скважины, о чем в журнале работ сделана соответствующая запись (см. приложение).

8. БУРОНАБИВНОЙ СПОСОБ УСТРОЙСТВА СВАЙ-СТОЕК

8.1. Глубина защемления свай-стоек в неразрушенную скальную породу определяется проектом в зависимости от расчетной схемы работы свай и прочности скальных пород и должна составлять не менее, чем два диаметра скважины.

8.2. К разновидностям буронабивных свай-стоек относятся сваи из монолитного бетона, с армированием ствола на полную высоту, и трубобетонные, выполняемые из монолитного   бетона в неизвлекаемых обсадных трубах.

8.3. Технологическая последовательность операций по устройству буронабивных свай-стоек включает: бурение грунта   и скального стакана с использованием в случае необходимости обсадных труб на полную глубину скважины, изготовление и установку в скважину арматурного каркаса, укладку бетона в скважину, формирование оголовка сваи и уход за ним»

8.4. Проходка скважин для изготовления буронабивных свай-стоек производится согласно положениям, приведенным в разделах 4 и 5 настоящих Рекомендаций.

8.5. Проходку последнего метра в скальных породах осуществляют при минимальных расходах воды для обеспечения наименьшего остатка шлама в скважине. После окончания бурения необходимо тщательное желонение ложкой или тампоном. Слой остатка шлама в скальном стакане должен быть не более 5 см.

8.6. Арматурные каркасы свай-стоек изготавливаются из отдельных стыкуемых секций и устанавливаются в скважину согласно положениям, приведенным в разделе 6 настоящих Рекомендаций.

8.7. Бетонирование скважин при устройстве свай-стоек производится согласно положениям, приведенным в разделе 7 настоящих Рекомендаций.

9. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА И ПРИЕМКА РАБОТ

9.1. Контроль качества свайных работ в грунтах криолитозоны осуществляется строительной лабораторией в течение всего периода строительства и включает: предварительный, технологический и промежуточный виды контроля и приемку работ.

9.2. Предварительный контроль включает:

- изучение проектной документации с целью установления соответствия принятых в проекте конструктивных решений мерзлотно-грунтовым условиям (геокриологические условия и несущая способность фундаментов) и выявления недостатков проекта, связанных с ошибками, недоработками и неувязками;

- проверку качества поступающих на строительство материалов, деталей и конструкций.

9.3. Технологический контроль является основным видом контроля, и выполняются инженерно-техническим персоналом организации-производителя работ, представителями проектной организации (авторский контроль), мерзлотной службы и инспекцией Государственного архитектурно-строительного контроля.

9.4. Промежуточный контроль выполняется при приемке законченных отдельных конструктивных элементов свай и в первую очередь скрытых работ: глубина скального стакана при   устройстве свай-стоек, глубина заложения свай, армирование свай и др.

9.5. Строительные материалы, поступающие на строительную площадку, подвергаются контролю представителем строительной лаборатории в соответствии с требованиями действующих нормативных документов.

9.6. В состав технической документации, предъявляемой производителем работ Государственной комиссии по приемке свайного фундамента и передаваемой впоследствии организации, эксплуатирующей сооружение, входят следующие документы.

По сваям: разбивочная схема объекта, рабочий план свай с их нумерацией, журнал свайных работ, исполнительная геодезическая съемка свайного поля, акты скрытых работ, акт сдачи температурных трубок, температурный паспорт вечномерзлого грунта, заключение о несущей способности свай по результатам испытаний на действие статических вертикальных и горизонтальных нагрузок и другие с учетом особенностей технологии работ.

По ростверку: рабочие чертежи, журналы общестроительных и бетонных работ, температурный журнал электропрогрева бетона при монолитном ростверке, акты скрытых работ на армирование, геодезическая съемка ростверка и другие с учетом конструктивного решения фундамента.

9.7. В обязательном порядке осуществляется контроль соответствия фактической глубины скважины проектной для висячих свай. Для свай-стоек обязательно контролируется наличие скального основания по звуку (при ударе долотом в процессе бурения), по скорости бурения (с повышением прочности пород скорость уменьшается); по образцам шлама, полученного в процессе бурения в коренных породах (в шламе присутствуют многочисленные обломки, имеющие размер дресвы).

9.8. Контроль качества укладки и выдержки бетона буронабивных и комбинированных свай включает: проверку подвижности бетонной смеси и ее температуры на месте укладки; контроль за температурой остывания бетона, уложенного в скважину, осуществляемый с помощью термометрических   трубок; определение темпа набора прочности бетона, осуществляемое на контрольных кубиках, хранящихся в специальной скважине на строительной площадке; осуществление стандартных испытаний и анализов.

9.9. При устройстве комбинированных свай в журнале свайных работ должны указываться глубина защемления сборной части в монолитную часть сваи и глубина верхней границы монолитного бетона.

9.10. К точности установки свай в плане предъявляются требования по отклонению осей свай от проектных: для крайних свай-0,2d, для средних - 0,4d, для одиночных - ± 5 см, где d - наибольший размер поперечного сечения сваи.

9.11. Разрешение на загрузку фундамента дается в акте его приемки и фиксируется подписями руководителя строительной лаборатории, мерзлотной службы и исполнителя работ.

9.12. Приемка работ осуществляется в соответствии с требованиями СНиП 3.02.01 -83 "Основания и фундаменты".

ПРИЛОЖЕНИЕ
ФОРМА ЖУРНАЛА БУРЕНИЯ СКВАЖИН И УСТРОЙСТВА СВАЙ БУРОНАБИВНЫМ СПОСОБОМ

Строительная организация________________

Объект________________________________

Буровой станок_________________________

Тип и размер долота_____________________

Кран для подачи бетонной смеси и установки арматурного каркаса_____________________

Тип и размер сваи_______________________

Характеристика и температура мерзлого грунта_______________________________________

№№
пп

Дата бурения

Номер скважины по плану

Бурение скважин

Глубина скважин

Отметка нижнего конца сваи

начало

окончание

проектная

фактическая

проектная

фактическая

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Остаток шлама

Установка арматурного каркаса

Заливка скважин бетонной смесью

Примечание

Класс арматуры

Диаметр

Длина

Характеристика бетонной смеси и ее температура

Начало заливки

Окончание заливки

10

11

12

13

14

15

16

17

Мастер________________________________

Ф.И.О.

Подпись______________________________

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

Временные технологические условия на производство ж приемку работ по устройству буронабивных свай. - Киев: Будивельник, 1974. - 47 с.

Временные технологические условия на производство к приемку работ по устройству буронабивных свай на площадках Волгоградского завода тяжелого машиностроения. - М.: Гидропроект, 1975. - 51 с.

ГОСТ 25100-82 . Грунты. Классификация. - М.: Гос. ком. по делам стр-ва, 1982. - 9 с.

ГОСТ 10178-85 . Портландцемент и шлакопортландцемент. Технические условия. - М.: Гос. ком. по делам стр-ва, 1985.

Инструкция по технике безопасности и технической эксплуатации для машинистов станков канаено-ударного бурения. - Норильск: КМЛ НГМК, 1972. - 50 с.

Инструкция по проектированию и устройству буронабивных свай-стоек в вечномерзлых грунтах района Норильска, BCH-01-76. - Красноярск: Минцветмет СССР; 1977. - 49 с.

Исследование возможности применения буронабивных свай в вечномерзлых грунтах и разработка рекомендаций по применению буронабивных висячих свай в вечномерзлых грунтах: Отчет о НИР/КПСНИИП Руководитель работы Растегаев И.К. Тема 174-75, № ГР 75027216. - Красноярск, 1976. - 150 с.

Оказание научно-технической помощи при строительстве Надеждинского металлургического завода, результат 3 рекомендации по увеличению высоты сбрасывания бетонной смеси в скважины при устройстве буронабивных свай: Отчет о НИР/КПСНИИП; руководитель работы Растегаев И.К. Тема 174-75, № ГР 75027216. - Красноярск, 1976. - 150 с.

Пособие по производству работ при устройстве оснований и фундаментов. - Л.: Стройиздат, 1986; - 567 с.

Растегаев И.К . Буронабивные висячие сваи в вечномерзлых грунтах // Тез. докл. конф. "Проблемы проектирования и внедрение рациональных строительных конструкций в условиях Дальнего Востока и БАМа". - Хабаровск, 1976. - С.95-96.

Растегаев И.К. Технология ж механизации работ по строительству свайных фундаментов на вечномерзлых грунтах. - Л.: Стройиздат, 1976. - 128 с.

Растегаев И.К. Машины для вечномерзлых грунтов. - М.: Машиностроение, 1986. - 216 с.

Рекомендации по технологии погружения составных железобетонных свай-стоек через слои вечномерзлого и талого грунтов /Авторы Растегаев И.К., Гончаров Ю.М., Кущев М.Ю., БакшеевД.С, Трубин В.М. - Якутск: Ин-т мерзлотоведения СО АН СССР, 1988. - 322 с.

Руководство по устройству буронабивных свай большого диаметра. - М.: Стройиздат, 1977. - 29 с.

СНиП 2.02.03 .Свайные фундаменты. - М.: Гос. ком. по делам стр-ва, 1986, - 45 с.

СНиП 2.02-04-88 - Основания и фундаменты на вечномерзлых грунтах. - М.: Госстрой СССР, 1990. - 52 с.

ТУ 48-0401-61-86 , Щебень из попутно добываемых пород рудника "медвежий ручей" (Норильск).

ТУ 48-0401-8-88 . Песок для строительных работ из отходов флутационного обогащения руд Норильского горнометаллургического комбината.

Еще бесплатно скачать

Рейтинг:
  • Итоги рейтинга 5.00/5
  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5
5.0/5 (1 голос)

Данную страницу никто не комментировал. Вы можете стать первым.

Ваше имя:
Ваша почта:

RSS
Комментарий:
Введите символы: *
captcha
Обновить