Введение

Отличие отечественной техники и технологии от зарубежных аналогов состоит в том, что в качестве инструмента для проходки скважин под коммуникации применяются раскатчики, а не буровой инструмент. Раскатчики не извлекают грунт из скважины, а уплотняют (раздвигают) его в радиальном направлении. В результате отпадает необходимость применения бентонитового раствора для укрепления стенок скважины и выноса грунта на поверхность, следовательно, не нужно дополнительное дорогостоящее оборудование для приготовления бентонитового раствора и его подачи в забой. Кроме того, по сравнению с буровым инструментом раскатчик обеспечивает высокую несущую способность стенок скважины за счёт образования вокруг неё уплотнённой зоны грунта, что позволяет исключить просадку грунта над и под коммуникациями, благодаря этому повышается срок их службы. Сваи заводского изготовления, погружаемые путем забивки или вдавливания без выемки вытесняемого грунта, применяются в отечественной строительной практике достаточно давно. С начала 90-х годов прошлого века на отечественном строительном рынке начали появляться новые зарубежные технологии изготовления буронабивных свай без выемки грунта. Но наиболее новой и современной технологией изготовления свай вытеснения (уплотнения) является технология «DDS» (Drilling Displacement System) немецкой фирмы «Bauer», появившаяся в 2000-м году на строительных площадках. Ее главными преимуществами перед другими аналогичными технологиями изготовления свай в грунте являются: высокая скорость изготовления свай; высокая экономическая эффективность; низкий уровень шума при производстве работ; отсутствие вибраций.

Рекомендуемые нормативными документами расчеты несущей способности свай по грунту были разработаны для забивных свай и буровых свай, изготавливаемых с выемкой грунта.

Буронабивные сваи

Буронабивные сваи вытеснения, изготавливаемые по технологии «DDS» (Drilling Displacement System), - разновидность буронабивных свай, которые изготавливаются в грунте бурением с использованием специального бурового наконечника, позволяющего вытеснять разбуриваемый грунт в стороны. При этом бетонная смесь подается через отверстие на буровом наконечнике при помощи бетононасоса и одновременно с подъемом снаряда производится заполнение скважины бетоном.

Формирование скважины под сваю происходит за счет вдавливающего усилия и вращения бурового снаряда-раскатчика. Грунт разбуривается нижней частью снаряда с последующим уплотнением цилиндрической частью. Буровой инструмент также служит для подачи бетонной смеси на забой скважины, и для заполнения скважины бетоном под давлением при помощи бетононасоса, что, в свою очередь, обеспечивает опрессовку скважины и увеличение площади передачи нагрузки (за счет площади поверхности уплотненного грунта) примерно на 30 %.

Последовательность выполнения работ по сооружению буронабивных свай по технологии «DDS» включает в себя следующие операции: подготовка рабочей площадки для обеспечения маневра буровой установки и доставки бетона; монтаж бурового и вспомогательного оборудования; постановка бурового станка БГ-25 на точку для устройства скважины под сваю, и точная фиксация бурового инструмента с использованием геодезической основы разбивки осей; проходка скважины ходом инструмента вниз; подсоединение бетононасоса «МЕСВО» к установке БГ-25; подъем бурового инструмента вверх с одновременным закачиванием бетона через клапанное устройство в нижнюю зону скважины под давлением до 300 кПа; контроль давления бетона по датчику (при увеличении давления бетона необходимо увеличить скорость подъема бурового инструмента); отсоединение бетононасоса «МЕСВО» от установки БГ-25; отъезд установки БГ-25 от скважины; установка монтажного крана, оборудованного вибропогружателем, рядом с заполненной бетоном скважиной, для погружения арматурного каркаса (при работе в стесненных условиях, исходя из построечных условий, арматурный каркас может погружаться с использованием специальной лебедки буровой установки БГ-25); погружение в скважину с бетоном арматурного каркаса с удлинителем на проектную отметку при помощи вибропогружателя; отсоединение удлинителя от каркаса и извлечение его из скважины.

Целесообразность применения данного вида буронабивных свай вытеснения определяется конкретными инженерно-геологическими условиями строительной площадки и особенностью объекта на основе технико-экономических показателей возможных вариантов проектных решений. Данная технология наиболее эффективна в условиях залегания водонасыщенных пылевато-глинистых грунтов с низкими показателями прочностных и деформационных свойств в Санкт-Петербурге, Северо-Западном и других регионах России.

Буронабивные сваи вытеснения, выполняемые по технологии «DDS», могут использоваться в широком спектре строительства, как при новом строительстве, так и при реконструкции существующих зданий и сооружений: в качестве свайных фундаментов встроек, пристроек при реконструкции внутригородских территорий и действующих промышленных предприятий; для устройства свайных фундаментов при строительстве зданий и сооружений с нагрузкой на сваю до 3500 кН; для стабилизации слабых неконсолидированных водонасыщенных пылевато-глинистых грунтов в основании насыпей, дорог; при устройстве свайных оснований транспортных сооружений (мостов, путепроводов, галерей под трубопроводы); при уплотнении грунтов для обеспечения противооползневой защиты.

Ограничением по применению свай, изготавливаемых по технологии «DDS», являются большие толщи (более 6–8 метров) плотных песчаных и гравийных грунтов, глин твердой консистенции или выветрелых трещиноватых скальных пород.

В случае наличия данных грунтов сваи «DDS» могут использоваться при следующих условиях: толща несжимаемого грунта ограничена, напластования над слоем несжимаемого грунта должны быть сжимаемы, при забуривании в несжимаемый слой, вытесняемый грунт отжимается вверх.

Раскатчики скважин могут найти широкое применение не только для бестраншейной прокладки и ремонта коммуникаций (реновации), а также: сооружения «стены в грунте»; устройства набивных свай; устройства скважин для анкерных креплений; возведения столбчатых фундаментов; сооружения экранов в скважинах для захоронения радиоактивных отходов; образования скважин для погружения в них железобетонных свай; уплотнения слабых водонасыщенных грунтов; формирования профильных скважин; других технологиях, где есть повышенные требования к устойчивости скважины.

Наиболее широкое применение раскатчики скважин могут найти при устройстве набивных свай для подготовки основания фундаментов промышленных и гражданских зданий и сооружений. Практика показывает, что набивные сваи, изготовленные с применением раскатчиков скважин, имеют значительно большую несущую способность по сравнению с набивными сваями, изготовленными в пробуренных скважинах - за счёт образования уплотнённой зоны грунта вокруг сваи. Набивные сваи в раскатанных скважинах имеют большее преимущество также и перед забивными сваями. Технология изготовления набивных свай с применением раскатчиков скважин позволяет изготавливать сваи практически любого диаметра на любую глубину и любого профиля (с уширенной пятой, с винтовой нарезкой и пр.).