Рекомендации по устройству буронабивных свай в вечномерзлых грунтах

деревянный дом ГСН

РЕКОМЕНДАЦИИ
по устройству буронабивных свай в вечномёрзлых грунтах

Якутск 1991

АКАДЕМИЯ НАУК СССР

СИБИРСКОЕ ОТДЕЛЕНИЕ

Ордена Трудового Красного Знамени
Институт мерзлотоведения

ОГЛАВЛЕНИЕ

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 свай 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

- 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 или 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.

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

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 К_р, рассчитываемым по формуле:

К_р = Д_фД_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 К_р [-] 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

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_аf, п ,Н/см²) сдвигу по бетонной боковой  поверхности буронабивных  свай

/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

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

 

 

 

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.