Набивные сваи устраивают на месте их проектного положения путем укладки (набивания) в полости (скважины), образуемые в грунте, бетонной смеси или песка (грунта). Сваи часто делают с уширенной нижней частью — пятой. Уширение получают путем разбуривания грунта специальными бурами, распирания грунта усиленным трамбованием бетонной смеси в нижней части скважины или путем взрывания заряда взрывчатого вещества.
В зависимости от способов создания в грунте полости и методов укладки и уплотнения материала набивки сваи подразделяют на буронабивные, пневмонабивные, вибротрамбованные и частотрамбованные.
Устройство буронабивных бетонных и железобетонных свай. Характерной особенностью технологии устройства буронабивных свай являются предварительное бурение скважин -до заданной отметки и последующее формирование ствола сваи.
В зависимости от грунтовых условий буронабивные сваи устраивают одним из следующих трех способов: без крепления стенок скважин (сухой способ), с применением глинистого раствора для предотвращения обрушения стенок скважин, с креплением скважин обсадными трубами.
Сухой способ (рис. VIII. 16) применим в устойчивых грунтах, которые могут держать стенки скважины (просадочные и глинистые твердой, полутвердой и тугопластичной консистенции). Технология устройства таких свай состоит в следующем. Методами вращательного бурения (шнековая колонна или ковшовый бур) в грунте разбуривают скважину необходимого диаметра и на заданную глубину. После достижения забоем скважины проектной отметки в необходимых случаях нижнюю часть скважины расширяют с помощью специальных расширителей, закрепленных на буровой штанге и входящих в комплект бурового станка. Принцип работы расширителя следующий: давление, передаваемое через штангу, раскрывает шарнирную систему ножей расширителя; при вращении штанги ножи срезают грунт, попадающий в бадью, расположенную под расширителем. За 4—5 операций срезывания и извлечения грунта образуется уширенная полость диаметром до 1,6 м. После приемки скважины в установленном порядке при необходимости в ней монтируют арматурный каркас и бетонируют методом вертикально перемещающейся трубы (ВПТ). Применяемые в строительстве бетонолитные трубы, как правило, состоят из отдельных секций и имеют стыки, позволяющие быстро и надежно соединять трубы. В приемную воронку бетонную смесь подают непосредственно из автобетоносмесителя или с помощью специального загрузочного бункера. По мере укладки бетонной смеси бетонолитную трубу извлекают из скважины. Уплотняют бетонную смесь в скважине с помощью вибраторов, укрепленных на приемной воронке бетонолитной трубы. По окончании бетонирования скважины голову сваи формуют в специальном инвентарном кондукторе и в зимнее время защищают утеплителем. Чаще всего по этой технологии изготовляют бу-ронабивные сваи "диаметром 400, 500, 600, 1000 и 1200 мм и длиной до 30 м.
Глинистый раствор для удержания стенок скважин от обрушения применяют при устройстве буронабивных свай (рис. VIII. 17) в неустойчивых обводненных грунтах. В этом случае скважины бурят вращательным способом. Однако при проходке по скальным включениям и прослойкам используют сменные рабочие органы ударного типа (грейферы, долота). Глинистый раствор поступает в скважину по пустотелой буровой штанге. За счет гидростатического давления, оказываемого этим раствором, плотность которого 1,2... 1,3 г/см3, устраивают сваи без обсадных труб. Глинистый раствор готовят на месте производства работ преимущественно из бентонитовых глин, и по мере бурения его нагнетают в скважину. Поднимаясь по скважине вдоль ее стенок, глиняный раствор попадает в зумпф откуда возвращается насосом в буровую штангу для дальнейшей циркуляции. Затем в скважину устанавливают арматурный каркас. Бетонную смесь подают с помощью вибробункера с бетонолитной трубой, которую опускают в скважину. Вибрируемая бетонная смесь, поступая в скважину, вытесняет глинистый раствор. По мере заполнения скважины бетонной смесью бетоновод извлекают.
Рассмотренный метод крепления стенок скважин является наиболее простым. Однако он недостаточно надежен и весьма трудоемок при производстве работ зимой.
Устройство буронабивных свай с креплением стенок скважин обсадными трубами (рис. VIII. 18) возможно в любых геологических и гидрогеологических условиях. Обсадные трубы можно оставлять в грунте или извлекать из скважин в процессе изготовления свай (инвентарные трубы). Секции обсадных труб, как правило, соединяют стыками специальной конструкции или с помощью сварки. Погружают обсадные трубы в процессе бурения скважины гидродомкратами, а также посредством забивки трубы в грунт или вибропогружением. Бурят скважины вращательным или ударным способом специальными установками.
При ударном бурении обсадная труба погружается в груш по мере разработки скважины. При этом отдельные секции обсадных труб наращивают по мере необходимости.
При вращательном способе бурения вначале пробуривают ли-дерную скважину на длину секции обсадной трубы, после чего в скважину погружают обсадную трубу. Затем бурят следующий участок скважины, после чего наращивают и погружают в скважину очередную секцию обсадной трубы. Эти операции повторяют до окончания бурения скважины на проектную отметку.
После зачистки забоя и установки в скважине арматурного каркаса скважину бетонируют методом ВПТ. По мере заполнения скважины бетонной смесью инвентарную обсадную трубу извлекают. При этом специальная система домкратов, смонтированных на установке, сообщает обсадной трубе возвратно-поступательное и полувращательное движение, дополнительно уплотняя бетонную смесь. По окончании бетонирования скважины голову сваи формуют в специальном инвентарном кондукторе.
Для устройства уширений в основаниях свай, как правило, применяют взрывной способ. Для этого (рис. VIII. 19) в пробуренной скважине устанавливают обсадную трубу так, чтобы ее нижний конец не доходил до дна скважины на 1,2...1,5 м, т. е был за пределами действия камуфлетного взрыва. В обсадную трубу опускают на дно скважины заряд взрывчатки расчетной массы и выводят проводники от детонатора к подрывной машине. Трубу заполняют бетонной смесью и производят взрыв. Энергия взрыва уплотняет грунт и создает сферическую полость, которая немедленно заполняется бетонной смесью из обсадной трубы. Окончательно заполняют скважину описанным выше способом.
В СССР буронабивные сваи изготовляют диаметром 880... 1200 мм, длиной до 35 м. Для устройства буронабивных свай используют литую бетонную смесь с осадкой конуса 16...20 см.
Пневмонабивные сваи применяют при устройстве свайных фундаментов в грунтах с большим притоком воды, затрудняющим сооружение буронабивных свай. 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. Бетонную смесь подают небольшими порциями через специальное устройство — шлюзовую камеру, действующую по принципу пневмонагнетательных установок, применяемых для транспортирования бетонной смеси. Шлюзовые камеры состоят из двух отрезков труб, соединенных фланцами, которые имеют верхние и нижние отверстия, закрываемые клапанами. При подаче смеси через воронку в верхнюю камеру закрыт ее нижний клапан; после подачи порции верхний клапан верхней камеры закрывается, а нижний открывается и т. д. В целях экономии сжатого воздуха применяют герметизированные бетоносмесители.
Армируют пневмонабивные сваи путем погружения стержней арматуры в свежий бетон.
Вибротрамбованные сваи (рис. VIII. 20) используют в сухих связных грунтах, в которых можно укладывать бетонную смесь в открытую скважину глубиной 4...6 м.
Такие сваи устраивают следующим образом.В грунт с помощью вибропогружателя, подвешенного к экскаватору, погружают стальную обсадную трубу, имеющую на конце съемный железобетонный башмак.
После погружения трубы вибропогружатель снимают и внутреннюю полость трубы заполняют на ОД.Л м бетонной смесью. С помощью трамбующей штанги, подвешенной к вибропогружателю, смесь трамбуют, в результате чего она вместе с башмаком вдавливается в грунт, образуя при этом уширенную пяту. Заполнив бетонной смесью обсадную трубу, ее извлекают из грунта с помощью экскаватора при работающем вибропогружателе. После извлечения трубы устанавливают арматурный каркас для связи головы сваи с железобетонным ростверком.
При организации и осуществлении контроля качества необходимо исходить из двух основных положений:
от качества выполнения свайных работ зависит несущая способность свайных фундаментов, что имеет важнейшее значение для всего здания или сооружения;
свайные работы, как правило, относятся к скрытым работам, требующим проверки качества в процессе их производства.
Требования по проверке работ с указанием допускаемых отклонений имеются в главе СНиП III-9-74, там же приведены формы журнала забивки свай, сводной ведомости забитых свай, журнала изготовления буронабивных свай и другие формы журналов и ведомостей, которые нужно вести и составлять при производстве основных видов свайных работ.
При приемке свайных фундаментов необходимо строго следить за соблюдением геометрических размеров возводимых фундаментов, а также за правильностью погружения и изготовления свай в плане и по вертикали. При геодезической разбивке свайных и шпунтовых рядов отклонения разбивочных осей от проектных не должны превышать 1 см на каждые 100 м ряда. Для забивных свай и оболочек длиной 10 м, диаметром до 60 см допустимые отклонения в плане при однорядном расположении не должны превышать 0,20 D, при расположении свай в 2 и 3 ряда в лентах и кустах — 0,30 D, где D — диаметр круглой или максимальный размер сечения прямоугольной сваи. Для свай, погружаемых в вечномерзлые грунты, эти отклонения в зависимости от того, принимаются ли они поперек оси свайного ряда или вдоль этой оси, могут быть 50 или 100 мщ отметки голов свай могут иметь отклонение при монолитном ростверке ±50 мм, при сборном ростверке ±30 мм; отклонения от проектных размеров при изготовлении буронабивных свай не должны превышать ±2° в наклоне свай, ±25 см в расположении свай, от +50 до —20 см в диаметре ствола и уширения сваи и т. д.
Технология погружения или устройства набивных свай должна соответствовать утвержденной проектной документации и находиться под строгим контролем инженерно-технического персонала.
