Материал: Безопасность жизнедеятельности в экологически неблагоприятных условиях. Суровцев И.С., Борисов Ю.М

П.И. Калугин, О.В. Никишова

НАБИВНЫЕ СВАИ В РАСКАТАННЫХ СКВАЖИНАХ И ОБЛАСТЬ ИХ ПРИМЕНЕНИЯ

Рассмотрены проблемы, вызывающие необходимость использования способов упрочнения грунта, допустимых к применению в стесненных условиях, описаны особенности устройства и области применения набивных свай в раскатанных скважинах.

Ключевые слова: фундамент, набивная свая, раскатанная скважина.

P.I. Kalugin, O.V. Nikishova

THE CAST-IN-PLASE PILES IN THE ROLLED-OUT WELLS AND

THE AREAS OF ITS APPLICATION

The problem causes the necessity of using of ways of consolidation of soil in narrow conditions is examined, the peculiarities of arrangement and the areas of application of cast-in-place piles in the rolled-out wells is listed.

Keywords: foundation, cast-in-place pile, rolled-out well.

В последние годы центральные районы крупных российских городов интенсивно застраиваются, и вопрос с нехваткой земельных участков начинает вставать достаточно остро. Все чаще строительство осуществляется на участках со слабыми грунтами, использование которых без специальной инженерной подготовки невозможно, проводится переориентация типового строительства на свободных территориях на «точечную» застройку в местах с уже существующими зданиями и сооружениями, действующими транспортными коммуникациями. Реконструкция, усиление, модернизация зданий и сооружений, новое строительство в условиях плотной городской застройки требуют создания соответствующей нормативной базы, внедрения щадящих, экономически эффективных, конкурентно способных технологий, разработки специализированной техники, обучения персонала и т.д.

Одним из наиболее современных методов усиления оснований является устройство набивных свай в раскатанных скважинах.

Раскатка - это непрерывный процесс образования в грунте цилиндрической полости путем его деформации и уплотнения раскатывающим рабочим механизмом. Раскатчик скважины (см. рисунок 1) предназначен для проходки вертикальных, наклонных и горизонтальных скважин в уплотняемых грунтах и представляет собой ряд установленных на эксцентри-

© Калугин П.И., Никишова О.В., 2009

100

ковом валу конических катков нарастающего диаметра, оси которых смещены и развернуты относительно приводного вала так, что при его вращении они катятся по винтовой линии. Устройство набивных свай в раскатанных скважинах состоит из двух основных технологических процессов: образования коническо-цилиндрической скважины и заполнения её материалом. При передаче валу вращения и продольного усилия катки начинают обкатывать грунт, внедряясь в него и образуя при этом скважину. Такая конструкция позволяет уплотнять грунтовое основание с образованием скважины. Радиус уплотненной зоны зависит от начальной плотности грунта и диаметра катка раскатчика. Скорость проходки может достигать 1 м/мин.

Рис. 1. Конструкция раскатчика скважин

Набивные сваи в раскатанных скважинах классифицируются по конструктивным решениям их устройства:

1)поназначению: несущийэлемент, армирующийэлемент, комбинированныйэлемент;

2)по способу устройства: без бурения лидерной скважины, с бурением лидерной скважины, комбинированный;

3)по расположению: вертикальные, наклонные, горизонтальные, комбинированные;

4)по материалу заполнения: бетонные, бетонные с армированием, грунтовые, щебенистые, шлаковые, комбинированные.

Несущие набивные сваи в раскатанных скважинах воспринимают передаваемую на них нагрузку, имеют жесткую связь с ростверком и армируются отдельными стержнями, каркасами или жесткой арматурой.

Армирующие набивные сваи в раскатанных скважинах предназначены для повышения несущей способности грунтов основания отдельностоящих, ленточных и плитных фундаментов за счёт формирования в сжимаемой зоне массива грунта с заданными прочностными и деформативными характеристиками. Такие элементы чаще всего выполняют без армирования.

Отличительной особенностью армирующих набивных свай от несущих является наличие разделительного слоя из песка средней крупности или щебня, расположенного между подошвой фундамента и верхом сваи. Толщина буферного слоя должна быть не менее половины диаметра раскатанной скважины.

Преимущества раскатчиков скважин перед другими аналогичными машинами (в частности - пневмопробонниками):

-отсутствие вибраций и низкий уровень шума в сравнении с ударными способами проходки;

-отсутствие динамических воздействий на близкорасположенные здания и сооружения; -высокая скорость проходки; -низкая энергоемкость процесса в сравнении с ударным и статическим проколом;

-возможность использования различных видов приводов (механических, электрических, пневматических, гидравлических);

101

-высокая точность направления проходки (отклонение от заданного направления не более 0,3 м на длине 20 м);

-возможность проходки в гравелистых, галечниковых и водонасыщенных грунтах; -исключение вредного воздействия на оператора; -экологическая чистота процесса;

-экономическая эффективность, связанная с сокращением сроков строительства, снижением объемов земляных работ, сокращением привлекаемого для работ специального оборудования и уменьшением задействованных трудовых ресурсов.

Набивные сваи в раскатанных скважинах применяются для:

-усиления оснований фундаментов реконструируемых зданий (см. рисунок 2, а); -преобразования строительных свойств грунтов, в том числе просадочных, пучинис-

тых, намывных, насыпных, набухающих (см. рисунок 2, б); -укрепления земляных сооружений, склонов и откосов (см. рисунок 2, в);

-устройства свайных фундаментов, подпорных стенок и противофильтрационных завес (см. рисунок 2, г).

Рис. 2. Применение набивных свай в раскатанных скважинах, а – усиления оснований фундаментов реконструируемых зданий; б – преобразования строительных свойств грунтов; в – укрепления склонов и откосов; г – устройства свайных фундаментов, подпорных стенок и противофильтрационных завес

Способ усиления основания устройством набивных свай в раскатанных скважинах может применяться на строительных площадках со стесненными условиями, так как предполагает использование оборудования, имеющего небольшую массу и малые габаритные размеры. Отсутствие вибраций, шума и динамических воздействий, а также высокая точность проходки позволяет усиливать основания устройством набивных свай в раскатанных скважинах в условиях плотной городской застройки. Данный способ усиления позволяет не только использовать несущую способность самих свай, но и улучшить физико-механические характеристики грунтового основания за счёт формирования уплотнённой зоны и вовлечения в работу грунта околосвайного пространства.

Библиографический список

1.М.Я. Крицкий, В.К. Свирщевский, Н.Ю. Климов. Внедрение способа раскатки скважин в строительное производство в грунтовых условиях Сибири. Новосибирск, Сибирский государственный университет путей сообщения.

2.Рекомендации по проектированию и устройству набивных свай в раскатанных сква-

жинах. М. – 2000. – 42 с.

102

References

1.M.Y. Krizkiy, V.K. Svircshevsky, N.Y. Klimov. The introduction of ways of rolling-off of wells in building production in ground conditions of Siberia. Novosibirsk, Siberian State University of railways.

2.The recommendations to projecting and organization of cast-in-place piles in rolled-out wells. M. -2000. -42 p.

Н.С. Сова, И.Ш. Алирзаев

ЗАМЕНА НЕСУЩИХ ЭЛЕМЕНТОВ КАРКАСА ПРОМЫШЛЕННЫХ ЗДАНИЙ С УЧЕТОМ ТРЕБОВАНИЙ ПРОЧНОСТИ, УСТОЙЧИВОСТИ И ДЕФОРМАТИВНОСТИ

Приводится ряд результатов по экспертизе эксплуатируемых зданий и сооружений промышленных предприятий. Рассматривается способ замены металлических ферм каркаса корпуса без приостановки технологического процесса.

Ключевые слова: замена элементов каркаса.

N.S. Sova, I.Sh. Alirzaev

REPLACING BEARING ELEMENTS OF INDUSTRIAL BUILDINGS FRAMES CONSIDERING STRENGTH, STABILITY AND DEFORMATION DEMANDS

The results of analyzing industrial buildings and structures are given. Method of replacing metal girders for frames without interrupting the technological process is considered.

Keywords: replacing frame elements.

При капитальном ремонте промышленных зданий часто возникает необходимость замены поврежденных несущих элементов существующего каркаса без приостановки технологического процесса. Работы по замене поврежденных несущих конструкций требуют более высокой квалификации и опыта исполнителей и более тщательного контроля качества, чем обычные строительно-монтажные работы.

При замене поврежденных несущих конструкций необходимо решить в комплексе

© Сова Н.С., Алирзаев И.Ш., 2009

103

следующие задачи производства работ:

разгружение существующих конструкций посредством передачи нагрузок на временные конструкции;

меры по обеспечению прочности и устойчивости конструкции на всех этапах производства работ, включая указания об устройстве временных опор и раскреплений, и требования к значениям монтажных нагрузок и воздействий;

включение вновь монтируемых элементов в работу;

увязка работ по выполнению замене несущих элементов с технологическим процессом;

меры по обеспечению безопасного производства работ.

В2007 г в процессе обследования стропильных ферм в цехе выделения каучуков завода ОАО "Воронежсинтезкаучук» были обнаружены значительные уменьшения их сечений. Коррозия отдельных элементов составляла 30-40 % их первоначального сечения. На основании зонирования воздушной среды были выделены три зоны по высоте стального каркаса, различающихся по степени разрушения от коррозии [1]. Верхняя зона с сильным разрушениями и большим количеством сквозных отверстий, нижняя зона, в которой сталь почти не разрушается, и средняя зона. Следовательно, в процессе эксплуатации стальные фермы, особенно их горизонтальные элементы, в большей степени поражаются поверхностной коррозией по сравнению с ригелями и колоннами. Сильная степень поражения ферм обусловлена еще и тем, что все элементы ферм имеют относительно небольшие толщины и большие открытые поверхности. Наиболее подверженными коррозии участками являются узкие щели, зазоры, поверхности под головками болтов, гайками, другие участки скопления пыли. На этих участках фактическая продолжительность коррозии больше, чем на открытых поверхностях.

Корпус здания представляет собой прямоугольное здание с размерами в плане 15х75

ми высотой до 20 м со стальным каркасом. Стальной каркас выполнен по рамно-связевой схеме и является основной несущей конструкцией, воспринимающей нагрузку от стеновых панелей, атмосферные нагрузки, нагрузки от крана, технологического оборудования и рабочих площадок. Сопряжение ферм с колоннами осуществлено в шарнирном варианте. Фермы опираются на колонны сверху с использованием дополнительной опорной стойки (надколонника) высотой 1600 мм. Опорные стойки прикреплены к оголовкам колонн сверху на монтажной сварке. Надколонники выполнены переменным двутавровым сечением и состоят из сварной и прокатной частей. Пролет стропильных ферм составляет 15,0 м. Высота ферм на опорах составляет 1,50 (между обушками уголков), а посредине пролета - 1,60 м. Решетки ферм раскосные. Направление опорного раскоса в фермах принято восходящим. Крайние панели ферм выполнены со шпренгельной решеткой. Фермы по верху связаны между собой прогонами и распорками, а в плоскости нижнего пояса горизонтальными связями.

На основе проведенных комплексных работ по обследованию конструкций и проверочных расчетов был предложен вариант замены стальных ферм. В тесном сотрудничестве специалистов ВГАСУ, ООО «Стальконструкция» и ООО «Стройхим» была осуществлена работа по усилению узлов крепления стеновых панелей и замене стропильных ферм. Замена стропильных ферм и покрытия без остановки процесса производства работ велась на отдельных захватках по схеме приведенного на рис. 1.

104