Поворот винта
Объемы свайных и фундаментных работ в городе постоянно растут, в том числе и в историческом центре. Особое внимание поэтому уделяется использованию щадящих технологий, которые призваны обеспечить безопасность соседних со стройкой зданий, снизить колебания почвы и шум от выполняемых работ.
Одним из прогрессивных подходов выступает использование свай винтового профиля с полным смещением (уплотнением) грунта, что позволяет исключить необходимость обработки вынутого на поверхность загрязненного грунта.
Даем установку
Принцип работы винтовых свай (например, по технологии «Атлас») заключался в безвибрационном ввинчивании в грунт полой стальной трубы с буровым наконечником для бокового смещения и уплотнения грунта в нижней части трубы. Такой метод позволяет практически исключить вынос грунта на поверхность. Рабочая установка представляет собой раму на гусеничном ходу, оборудованную гидравлическими двигателями, и закрытую кабину с пультом управления. В передней части установки располагается буровой ротор, состоящий из четырех гидравлических устройств, создающих необходимый крутящий момент, два независимых ротора давления, обеспечивающих тягу, и стрела подъемного крана в верхней части опорной рамы. Четыре опоры (по одной на каждом углу рамы) обеспечивают буровой установке необходимую устойчивость в процессе создания свайного фундамента. В результате совместных усилий крутящего момента и вертикальной тяги, создаваемых буровым ротором, обсадная труба, состоящая из нескольких толстостенных модульных сегментов стальной трубы, вводится в грунт. Отдельные сегменты трубы связываются вместе скрытыми соединениями до тех пор, пока не будет достигнута требуемая длина трубы. Наружный диаметр трубы, как правило, постоянен (324 мм) и позволяет использовать сваи всех доступных диаметров, вплоть до внутреннего диаметра винта или диаметра сердечника, равного 360 мм. Внешняя сторона обсадной трубы имеет четыре стальные ведущие штанги, которые воспринимают вращательное усилие от бурового ротора. Две противоположные штанги являются непрерывными, тогда как две другие имеют вырезы с интервалом в 450 мм между ними, в которые устанавливаются пружинные замки, закрепленные на роторах давления. С их помощью вертикальное перемещение вверх или вниз роторов давления передается к обсадной трубе. В нижней части головки бура обсадная труба огорожена расходным (жертвенным) наконечником из чугуна. Такие наконечники могут иметь различные профили и весовые параметры, что позволяет выбрать наиболее целесообразный вариант прохождения свай через слои грунта. Каждый наконечник имеет два держателя одностороннего действия. Когда бур вращается в направлении по часовой стрелке, происходит захват наконечника. При вращении бура против часовой стрелки захват ослабляется и отводится назад. На верхней части обсадной трубы помещена воронка. Для заполнения сваи бетоном из размещенных на верхней части трубы емкостей вместимостью до 500 литров, используется стрела крана. Основание обсадной трубы содержит полый сменный спиральный бур или головку бура для бокового уплотнения грунта. Размеры бура, особенно диаметр смещающего грунт корпуса бура, и размеры спирального фланца, закрепленного на смещающем корпусе, определяют профиль и технические характеристики создаваемой сваи. Для замены на сваю с другими размерами нужно просто использовать другой спиральный бур соответствующего размера.
Алгоритм погружениЯ
Последовательность операций по устройству винтовых свай сводится к следующему алгоритму. Прежде всего на выбранном месте устройства свай располагаются буровой станок, бур и теряемый наконечник. При этом соединение между буром и наконечником тщательно герметизируется специальным комплектом водонепроницаемого пластичного материала. Свайные работы выполняются в результате совместного действия крутящего момента и вертикального давления, которые обеспечивают процесс ввинчивания в грунт по часовой стрелке трубы и смещение грунта буром, закрытым снизу расходным наконечником и подходящим уплотнением. Достоинством метода считается отсутствие каких-либо опасных вибраций грунта и малошумность буровых работ. Характеристики бурения с определенной периодичностью регистрируются и сравниваются с данными, полученными в результате предварительно проведенных геологических исследований грунта. Ссылочные характеристики бурения по мере достижения заданной глубины скважины фиксируются и сравниваются с данными, полученными во время испытаний с помощью конического пенетрометра (CPT). Во время ввинчивания сваи происходит боковое смещение грунта, и как только достигается заданная глубина основания сваи, в трубу вводится арматурный каркас. Далее через воронку, расположенную в верхней части трубы, осуществляется ее заполнение необходимым количеством пластичной бетонной смеси. Вывинчивание трубы и бура происходит против часовой стрелки до полного их изъятия из скважины. Во время этого процесса грунт снова смещается вбок и уплотняется, а пластичная бетонная смесь, под действием гидростатического давления, постепенно заполняет пустоты, созданные буром. Для избежания зажатия сваи предусмотрено, чтобы гидростатическое давление бетона в основании обсадной трубы в любое время было значительно выше совместного давления грунта и подземных вод, проявляющегося на таком уровне. Если на винтовую сваю действуют значительные горизонтальные силы или изгибающие моменты, для ее окончательного формирования может быть использован дополнительный арматурный каркас, укрепляющий верхнюю часть сваи.
Автор: Андрей Мельников