ОРДЕНА ТРУДОВОГО НРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОСНОВАНИЙ И ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ имени Н.М. ГЕРСЕВАНОВА ГОССТРОЯ СССР

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И УСТРОЙСТВУ ФУНДАМЕНТОВ ИЗ БУРОИНЪЕКЦИОННЫХ СВАЙ

ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ ОСНОВАНИЙ И ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ имени Н.М. ГЕРСЕВАНОВА ГОССТРОЯ СССР

РЕКОМЕНДАЦИИ

ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И УСТРОЙСТВУ ФУНДАМЕНТОВ ИЗ БУРОИНЪЕКЦИОННЫХ СВАЙ

МОСКВА 1982

скважины более 18 см целесообразно бетонировать скважину свободным сбрасыванием раствора с осадкой конуса 13-18 ом. При атом каркасы длиной до 5 м можно устанавливать в свежеуложекннй раствор (рис* ЗЛб);

в)    в слабых» оплывающих грунтах необходимы специальные меры

по креплению скважин. На рис. 3.2. показана технология изготовления свай с помощью обсадных труб. Станком вращательного или ударно-вращательного бурения бурится скважина, обсаженная трубами.

После извлечения бурового инструмента и установки каркаса обсаженная окважнна заполняется раствором через инъекционную трубу ели гибкий шланг. После заполнения скважины раствором инъекционная труба извлекается, на верхнюю секцию обсадных труб навинчивается крышка со штуцером для шланга к растворокасосу или компрессору, через который свежеуложенннй раствор спрессовывается по мере извлечения обсадных труб, Регулируя давление и расход раствора, можно получить уширение в свае на необходимом уровне.

В тех случаях, когда забой скважины сухой, раствор заливается в обсадные трубы сверху без инъекционной трубы или шланга.

Установка фирмы "Бауэр" выполняет сваи по указанной технологии с обсадными трубами с теряемым наконечником:

г)    в грунтовых условиях по п.в уотройчивооть оплывающих стенок скважины может быть обеспечена применением бентонитового раствора

в качестве промывочной жидкости при бурении шарошечным долотом ( рис. 3.3). Б этом случае опрессовка выполняется через инъекционную трубу, оборудованную сальником с тампоном, устанавливаемым в устье скважины;

д)    при надичии в пределах длины сваи сильнопоглощаадего слоя грунта применяется технология изготовления буроинъекционных свай

с трубчатым армированием (рис. 3.4). По этой технологии пробуренная скважина заполняется цементно-бентонитовым (обойменяым) раствором. Затем в скважину опускается труба-арматура с закрытым нижним концом и отверстиями в стенках» закрытыми резиновыми рукавами. Через 10-24 ч после схватывания обойневного раствора 8 трубу-арматуру опускается инъекционная труба о двойными тампонами и подается цементный раствор. При атом резиновые рукава расходятся и разрывают обойменный раствор, образуя уширение в нужном месте;

е)    при изготовлении буроинъекционных свай с винтовой навивкой по стволу (так называемых винтонабквннх) скважина образуется путем ввинчивания в грунт полого формующего наконечника , соединенного

о воащателем инъекционной трубой (рис. 3.5), в которой уотанавля-

ваетоя арматурный каркас. Свая образуется при вывинчивании наконечника и подаче растворонасосом в полость, образующуюся в грунте, цементно-песчаного раствора под давлением 0,2-0,3 МПа.

3.3.    В тех случаях, когда скважина бурится непосредственно

в каменных ели бетонных фундаментах шш стенах,бурение выполняется трехшароаечнни долотом с продувкой воздухом или прояывкой водой. Арматура хелезобетонншс элементов разбуривается твердосплавными шарошками иля вырезается вместе с керном колонковом снарядом.

3.4.    Дуроняъешрюннне сван в зависимости от характера и действующих нагрузок армируются яа вс» длину иле в пределах верхней части.

Длина секций арматура определяется в основном высотой помэще-нхя, в котором производятся работа (не более 4,5 н}.

3.5.    Оболе установки арматурного каркаса или параллельно о его установкой в скважину опускается инъекционная труба или гибкий шланг. Диаметр инъекционных труб зависит от консистенции и состава перекачиваемого раствора и долкен составлять не менее 30 мм при цементном растворе н 40 ив - при цементно-песчаном,

3.6.    Для инъекционных растворов рекомендуется применять портландцемент активностью не низе 400 о нормальной густотой цементного теста в пределах 22-2#.

Для растворов применяется песок крупностью не более I нм. Шдвижноотъ свежеприготовленного раствора должна составлять не менее 12 см по стандартному конусу. Соотношение цемент: песок:вода в растворе должно быть I: (1-2): (0,4-0,7). Водоотделенне раствора через 24 ч не должно превышать # первоначального объема. Прочность раотво* ра по испытаниям кубиков размером 7x7x7 см при нормальных условиях вызревания должна быть не менее 15 Ша в 7-дневном возрасте н 30 1Ша в 28-дневном.

Если сваи устраиваются под вновь соорухаешй объект требования к прочности раствора могут быть понижены: до 10 Яба в 7-дневном возрасте и 20 ША - в 28-дневном.

3.7.    Состав инъекционного раствора подбирается путем опытных замесов с различным водоцементным отношенном (В/Ц). Наименьшее В/Ц определяют исходя из требования подвижности по п.3.6 данных Рекомендаций, наибольшее - из требования прочности. Принимая В/Ц близким ж средйецу в найденных границах значению, можно получить достаточный запас прочности на всевозможные неточности при производстве работ. Принятый состав проверяется иа прочность и морозостойкость в соответствии о действующими нормами.

3.8.    Приготовлять раотворы следует в скоростных турбулентных лопастных или щюпеяяерных емеетитеяях с частотой вращения не менее 200 об/мин (см. табл. I).

3.9.    Необходимо обеспечивать точное дозирование компонентов раствора, особенно воды, так как небольшие отклонения от требуемого Б/Й могут существенно изменить свойотва раствора.

4. КОНСТРУИРОВАНИЕ НУРОИНЬЕКЦИОННЫХ СВАЙ И СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

4.1.    Армирование буроинъекднонных свай выполняется по расчету иди назначается конструктивно. Сваи армируются одиночными арматур-* ними стержнями, сварными каркасами, жесткой арматурой в виде проката черных металлов или металлическими трубами. Арматура сваи может быть однородной на вою длину (например, сваи-стойки в окружающих слабых грунтах) и комбинированной (например, труба или прокат в зове действия изгибающего момента и каркас или одиночный стержень

на вою остальную длину. В однородных грунтах допускается не армировать нижнюю часть висячих свай.

4.2.    Арматура буроинъекционных свай должна иметь фиксирущие элементы, центрирующие ее в скважине (рис, 3.6) и обеспечивающие требуюмую толщину защитного слоя бетона. Фиксирующие элементу должны привариваться с четырех сторон арматурного стержня или каркаса на расстоянии один от другого, равном шести диаметрам скважины.

4.3.    Толщина защитного слоя бетона должна быть не менее 2,5 см.

4.4.    Сварной отнк рабочей арматуры сваи должен соответствовать изображенному на рис. 3.7 или быть любой другой конструкции, обеспечивающей его равнопрочнооть и удобство производства работ по инъецированию бетона.

4. Б. При конструировании вновь сооружаемых фундаментов на буро-инъекционных сваях необходимо руководствоваться правилами и требованиями, предъявляемыми к конструированию фундаментов на буронабив-пнх сваях и изложенных в главе СНиП Й-17-77 "Свайные фундаменты.

Норин проектирования" и Настоящими Рекомендациями.

4.6.    Если на фундамент действуют горизонтальная и вертикальная нагрузки, то при проектировании необходимо стремиться, чтобы центр тяжести сечений свай в любом разрезе, перпендикулярном к линии равнодействующей, находился на этой линии (рис^ 4.1).

4.7.    При необходимости срочного выполнения работ нулевого цикла и в других случаях допускается обратный порядок устройства свайного фундамента. Вначале устраивается ростверк, а затем через

12

Рим# 3.1# Технологаческая схема изготовления буроиньекционных свай в иаловлажяых глинистых грунтах:

I - бурение скважины, П - установка ариокаркаоа, Ш - бетонирование сваи;

I - буровой став, 2 - армокаркас, з - инъекционный шланг, 4 - готовая свая, 5 - бункер для выбуренного грунта, б - бункер для бетона, 7 - дыхательная трубка

Рис, 3*2. Технологическая схема изготовления буроиньекциояных свай с помощью извлекаемых обсадных труб (1-1У в водонасыгценник грунтах, Г,У,У1 - в сухих):    ^

I -бурение скважины, II,У1-установка армокаркаса, Ш,У-бетонироваяие сваи, 1У -опрессовка скважины и извлечение обсадных труб (I-обеадные трубы, 2-армокаркас,

3 -инъекционная труба, 4-оголовок со штуцером, бняданг р&етворонасоса, 6-готовая свая)

Рис. 3*^ Схема устройства микро свай с трубчатой арматурой: a-устройство скважины; б~заполнение скважины; в-установка арматуры; г-опрессовка скважины I-обсадная труба; 2-иньекционная труба; 3-трубчатая аркатура; 4-иньектор с двойным тампоном

IV

Рис. 3*5. Технологическая схема устройства винтонабивных свай:

I - устройство окважины: П - вывинчивание винтового наконечника на высоту 5-Юсы над забоем скважины и отделение теряемого баниана; Ш - бетонирование (формование) сваи; 1У - бетонирование и дополнительное армирование головы сваи;

X - ведущая труба: 2 - винтовой формирующий наконечник;

3 - резинотканевый рукав; 4 - теряемый башмак; 5 - арматура; б - дополнительный арматурный каркас

17

специально оставляемые закладные детали изготовляются буроинъекциоя-ные сваи (рас» 4.2)* При этом обязательна опрессовка свежеуложенного раствора» если скважина сооружалась шнековым бурением без циркуляции глинистого раствора для обеспечения ушрения ствола сваи в грунте в месте сопряжения с ростверком.

4.8* При усилении оснований осуществутацих фундаментов необходимо стремиться к максимальному использованию несущей способности усиливаемого фундамента. Расчет по I и П грушам предельных состояний необходимо производить о учетом совместной работы буроинъекпион-тшх свай и усиливаемого фундамента.

4.9. При усилении оснований необходимо учитывать возможное изменение статической схемы работы конструкции, например, фундаментной плиты, в связи с переносом части нагрузки на головы буроинъекционных свай (рис. 4.3).

4.10* Ери невозможности пробуривания скважин через тело фундамента допускается их устройство рядом с фундаментом с передачей нагрузки на сваи с помощью систем! балок (рио, 4.4).

4.    II. Для обеспечения совместной работы вновь вводимых свай с усиливаемым фундаментом в проекте должна быть предусмотрена надежная заделка сваи в фундаменте*

фи применении глинистого раствора длина заделки сван в фундаменте принимается равной пяти диаметром оваи, при бурении с продувкой воздухом - четырем диаметрам.

4.12. При невозможности выполнения требований п*4„П. необходимо предусмотреть ушрение ствола сваи в месте примыкания к роотверку. Отношение диаметра сваи в месте примыкания к диаметру скважины в фундаменте должно составлять не менее 1,15. Расширить ствол сваи можно промывочной жидкостью при бурении юти опреосовкой сведеуложен-ного раствора.

5.    РАСЧЕТ БУРОЙНЪШИОНШ СВАЙ ПО НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ

5.1* фи расчете несущей способности буроинъекционных свай надлежит руководствоваться требованиями главы СНиП П-17-7? "Свайные фундаменты. Нормы проектирования* к настоящими Рекомендациями»

5.2* фи расчете буроинъекционных свай по прочности материала сваю следует рассматривать как упругий стержень с начальным прогибом, жестко защемленный в грунте в сечения, где модуль деформации грунта Е > 5 Ш1а*

Учет продольного изгиба производится по методу, предполагающему

УДК 624.154.9

Настоящие Рекомендации разработаны впервые, что вызвано возрос* шин объемом применения фундаментов из буроиньекционных свай в про* иышленно-граждааском строительстве. Рекомендации предназначены для расчета свай и усиливаемых фундаментов, содержат сведения, касающиеся производства работ, подбора составов инъекционного раствора г выбора технологического оборудования.

Применение Рекомендаций позволит в большинстве случаев существенно снизить стоимость работ, а также производить работы без останова действующих предприятий. Рекомендации разработаны сотрудниками НИИ оснований и подземных сооружений им. Н.М.Герсеванова Госстроя СССР канд. техн. наук Б.В.Бахолдиным, Х.А.Джантимкровым, канд. техн. наук А.В.Вронским, канд. техн. наук Б.Л.Фаяноом и одобены Ученым советом института.

Замечания и предложения по содержанию рекомендаций просим направлять по адресу: 109389,Москва, 2-я Институтская уд., д.6, НЙИОСП

Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский институт оснований и подземных сооружений имени Н.М.Герсева-нова, 1982

I. ОБЩЕ Ш10ШШЯ

IЛ •Настоящие Рекомендации распространяются на расчет и проектирование фундаментов из буроинъекционных свай и технологию их изготовления. Разработаны в развитие главы CffirH В-17-77 "Свайные фундаменты. Нормы проектирования" и СШП Ш-9-74 "ОоноВания и фундаменты. Правила производства и приемки работ".

1.2.    Буроинъекционные оваи явдяютоя одной из разновидностей набивных свай. Они отличаются большой гибкостью (г/4 - ВО - 120); малым диаметром (d- 120 - 250 ми); материалом ствола (цементный раствор); способом изготовления (инъекция раствора в скважину).

1.3.    Существует несколько видов свай, отличающихоя по конструкции и способу изготовления:

изготавливаете вытеснением бурового бентонитового раствора с опрессовкой давлением 0,2-0,4 МПа;

изготавливаемые под защитой обседннх труб о опрессовкой 0,2-0,4 МПа;

изготавливаемые путем инъекции раствора в сухие пробуренные скважины;

изготавливаемые путем сброса бетона в пробитые скважины;

винтонабивные (см. "Рекомендации по проектированию и устройству фундаментов из винтонабивных свай^п( М., НИИОСП, 1979).

1.4.    В зависимости от свойств грунтов, залегающих под нижним концом, буроинъекционные оваи подразделяются на сваи-стойки и висячие сваи. К сваям-стойкам относятся оваи, которые опираются никни-ми концами на скалу. Висячие оваи изготавливаются в сжимаемых грунтах и передают нагрузку на грунт боковой поверхностью и нижним концом.

1.5.    Целесообразность применения буроинъекционных овай должна определяться конкретными условиями строительной площадки на ооно-ве результатов технико-зкономичеокого сравнения возможных вариантов проектных решений.

При усиления оснований существующих фундаментов буроинъекционными сваями рекомендуется выполнять сравнения со способами химического и термического упрочнения грунтов основания, задавлизания свай под существующие фундаменты, подведения новых фундаментов ж другими. При строительстве новых объектов сравнение внполняетоя с различными видами овай.

3

1.6. В рабочих чертежах свайных фундаментов должны омть указаны виды, количество и параметры свай (сечение и длина» а также несущая способность и соответствующая ей допустимая нагрузка на сваю) , которые требуют дополнительных уточнений путем статического испытания свай в грунте до начала или в процессе строительства.

При необходимости проектная организация долина своевременно скорректировать проект свайных фундаментов по результатам испытаний, не задерживая выполнение строительных работ.

1. ?. В проектах усиления оснований и других случаях применения буроинъекциошшх свай при реконструкции сооружений должно быть предусмотрено проведение натурных измерений деформаций оснований

н фундаментов по специальным маркам и реперам.

Прогршша и результаты наблюдений, проводившихся в период строительства должны включаться в ооотав проектной документации, передаваемой заказчику после завершения работ.

2.    область пшшйш буроиньвкшонншс СВАЙ

2*1. Буроинъекционные сваи рекомендуется применять в следующих случаях:

для усиления оснований существующих зданий и сооружений;

при строительстве новых объектов в непосредственной близости от существующих;

при строительстве новых объектов в сложных грунтовых уоловиях.

2.2.    Усиление оснований существующих зданий и сооружений (рис* 2.1) производится обычно в следующих случаях:

при недопустимых по величине иля неравномерных осадках сооружения или его части, вызванных уплотнением под нагрузкой сильно сжимаемых грунтов, замачиванием просадочннх грунтов, гниением деревянных свай, перегруженностью оснований и пр.;

при увеличении эксплуатационных нагрузок (замена оборудования более тяжелым, увеличение этажности зданий, расширение проезжей* части мостов, эстакад и пр.).

Применение буроинъекционных свай в этих случаях допускается в любых грунтовых условиях.

2.3.    Строительство новых объектов над, под, рядом с существующими или внутри их (рис* 2.2) вызывает необходимость в усилении оснований последних для предотвращения их деформаций как при производстве работ, так и во время эксплуатации. Цримеление буроинъекционных свай

Ч

в этих случаях позволяет предотвратить подвижки я утечки грунта, вибрации, удары и шумы при производстве работ. Кроме того, использование буроинъекционных свай позволяет исключить влияние рядом сооруженных объектов на оуществущие и выполнять работы в стесненных условиях.

2.4.    Условия, при которых применение буроинъекционннх свай для вновь сооружаемых объектов может оказаться аффективным:

наличие крупнообломочного материала в слабых грунтах (рис. 2.3.)

наличие плотных слоев Грунта ограниченной толщины;

фундирование малонагруженннх сооружений в грунтовых условиях П типа по просадочности.

2.5.    Еуроинъекционныв сваи используются т$кже в качестве элемента "сетчатых стен в грунте¹¹, применяемых как подпорные стены, в том числе для противооползневой защиты (рис. 2.4.).

3. ТЕХНОЛОГИЯ ИЗГОТОВШШЯ

3.1.    Технологическая последовательность изготовления буроинъ-екционных свай следующая:

бурение окважин;

установка арматурного каркаса;

инъекция цементно-песчаного раствора.

Рекомендуемый парк смесительного, бурового и инъекционного оборудования помещен в приложении (табл. 1-9).

3.2.    В зависимости от грунтовых условий, а также от области применения рекомендуется следующие технологические охеш изготовления буроинъекционных овей:

а)    в маловлажных глнниотых грунтах (обычно I или П тип грунтовых условий по просадочности) наиболее целесообразно применять технологию, показанную на рис. 3.1а. Скважина диаметром 13-18 ом бурится установкой шнекового бурения. При этом необходимо, чтобы диаметр бурового долота превышал диаметр шнека не более чем на 0,6-

1,0 см. Это обеспечивает затирание стенок скважины более влажным грунтом, поднимающимся по шнеку из забоя и препятствует осыпанию грунта после извлечения бурового инструмента из скважины. Скважины могут также пробиваться станком БС-IM или пневмопробойниками. В готовую скважину опускается каркас, затем производится инъекция цементно-песчаного раствора через шланг или бетонолитную трубу;

б)    в грунтовых условиях по п.а при диаметре вертикальной

5

?ис* 2.1. Применение буроиньекционных свай:

а - усиление основания при аварийных осадках;

<5 - усиление основания при недопустимых горизонтальных перемещениях

Рис, 2,3* Применение буроаиьекциошшх свай:

а - усиление оснований фундацензерв ибд оборудование; б - фундамент мосфозой оп<зры _къ рлокных груаювых усдрвинх

8