Добавить в закладки
Текущий рейтинг статьи:
Статьи

Грунтоцементные сваи: основы технологии, расчет несущей способности, технологические параметры, оборудование, достоинства и недостатки

Укрепление грунта – это необходимая часть строительных работ при возведении практически любого массивного сооружения. Земля, сама по себе редко имеет подходящие характеристики и без этой процедуры в большинстве случаев, обойтись не представляется возможным, так как от этого будет зависеть устойчивость и надежность будущего здания. Одним из самых эффективных способов укрепления грунта являются грунтоцементные сваи.

   X

Как таковых, способов стабилизации грунта существует несколько разновидностей и каждый из них обладает определенными достоинствами и недостатками, которые будут уместны в той или иной ситуации. Грунтобетонные сваи также имеют ряд преимуществ, которые в отдельных случаях могут иметь определяющее значение и оказаться наиболее оптимальным выходом.

Выкопанная грунтоцементная колонна фото

Выкопанная грунтоцементная колонна фото

Сваи грунтоцементные

Технология грунтоцементных свай пришла к нам из-за рубежа – цементация грунта с успехом использовалась на территории Японии, Англии и Италии. Особенно часто струйная цементация применяется при возведении подземных сооружений, для укрепления структуры природного массива – использование грунтовых свай стало оптимальным решением для стабилизации подвижных грунтов.

Грунтовые сваи в вечномерзлых грунтах

Грунтовые сваи в вечномерзлых грунтах

Основу данной технологии составляет использование кинетической энергии жидкости для  разрушения, дробления и перемешивания  грунта с раствором цемента. Формирование сваи происходит на месте во время бурения лидерной скважины. После затвердевания, на месте скважины образуется колонна из грунтобетона, который обладает высокими характеристиками прочности и стойкостью к деформации.

Основы технологии

  Реклама


 

Грунтовые сваи формируются в два этапа, посредством первичного и обратного бурения лидерной скважины. Во время первичного этапа скважина доводиться до необходимой глубины посредством бурового раствора, который подается через прямой клапан и может состоять как из воды, так и из цементного состава – жидкость разрушает грунт и удаляет шлам, который образуется при бурении.

Во время обратного хода, прямой клапан в буровом наконечнике перекрывается, после чего в боковые сопла монитора под давлением подается бетонный раствор, который служит основным материалом для создания бетонной колонны. Постепенно поднимаясь, буровая колонна вращается вокруг своей оси, тем самым осуществляя равномерное формирование сваи.

Расчет несущей способности

Открытая грунтовая колонна

Открытая грунтовая колонна

Одним из основных преимуществ грунтовых свай является высокая степень предсказуемости результатов укрепления. При проектировании одиночных свай используются параметры СНиП 2.02.03 – 85. «Свайный фундамент». В том случае если свая опирается нижним концом на скальную породу — расчеты осуществляются исходя из пункта 4.1 СНиП.

Если грунтовые сваи имеют “висячее” расположение расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи осуществляется по формуле (11) СНиП, которая используется для расчета несущей способности висячей сваи.

Обратите внимание! Более подробная инструкция по производству расчетов содержится в соответствующих источниках – в данной статье эта информация приводиться не будет.

Технологические параметры

Погружение свай в мерзлые грунты посредством струйной цементации

Погружение свай в мерзлые грунты посредством струйной цементации

Общий расход цементного расхода для укрепления 1 куб. м. грунта составляет в среднем около 400 л в супесях и суглинках. Если почва имеет органический состав, то расход жидкости может быть увеличен до 600 л на 1 куб. м. Соответственно для создания одного погонного метра сваи, диаметр которой будет составлять порядка 60 – 70 см потребуется около 110 л в суглинистых почвах и до 200 л в органическом грунте.

Временная составляющая формирования сваи зависит от скорости погружения и обратного хода (подъема) буровой колонны. В среднем скорость бурения составляет около 1 м/сек, а скорость подъема зависит от диаметра сваи и производительности бетонного насоса – среднее значение может находиться в пределах 0,3 – 2 м/сек.

Оборудование

Наконечник монитора

Наконечник монитора

Устройство грунтовых свай требует наличия высокого значения кинетической энергии жидкости, посредством которой осуществляется бурение и формирование контура сваи, соответственно данный процесс нуждается в достаточно мощном оборудовании. Для создания необходимого давления нагнетания в 700 атмосфер необходимо присутствие двигателя, мощность которого должна составлять 350 л.с. Как показывает практика, использование менее мощных аналогов нецелесообразно.

Другой специализированой частью необходимого оборудования для создания фундамента на сваях является монитор, в состав которого входят боковые сопла, а также обратный и прямой клапана. Посредством сопел, высокое давление цементного раствора, развиваемое насосом, преобразуется в кинетическую энергию струи. Бетонный раствор имеет высокую абразивную способность в связи с чем, материалом для их изготовления служит высокопрочный металлокерамический сплав.

Диаметр отверстий в соплах может составлять от 1,5 до 3,0 мм, а их количество может варьироваться от 2 до 6. Чем большее количество сопел содержит монитор, тем однороднее происходит замешивание грунтобетона. Напорная магистраль: клапана, металлорезиновые и буровые шланги, вертлюги – также должны выдерживать наличие постоянного высокого давления.

Монитор для струйной цементации

Монитор для струйной цементации

Практически все вышеперечисленные составляющие (за исключением двигателя) приобретаются за рубежом, так как отечественная промышленность не производит данные наименования – струйная цементация это достаточно новая для нашей страны технология и соответствующей технической базы еще долгое время не будет в наличии. В связи с этим их цена будет достаточно существенной.

Обратите внимание! Для снижения расходов – у зарубежных производителей часто приобретается не полный комплект, а только основные компоненты буровой установки, которые играют определяющую роль в процессе бурения, а именно: цементный насос, монитор, шланги и вертлюг. Остальные части установки приобретаются у отечественных заводов – это практически не отразиться на ее работоспособности.

Характеристики

Достоинства

  • Возможность укрепления почвы в стесненных условиях. Если сооружение свай необходимо привести вблизи других зданий, подвальном помещении или откосах – грунтобетонные сваи могут стать единственным возможным решением, так как использовать другие способы погружения свай в грунт из-за недостатка пространства не представляется возможным;
Установка для создания свай

Установка для создания свай

  • Универсальность. Струйная цементация позволяет укрепить практически все виды грунтов – от мелкодисперсных глин до отложений гравия, что не всегда представляется возможным при использовании инъекционной технологии закрепления. Также посредством данной технологии успешно формируются сваи для вечномерзлых грунтов;
  • Отсутствие сейсмических колебаний. При бурении лидерной скважины для грунтобетонной сваи не происходит каких-либо колебаний грунта, что позволяет производить укрепление вблизи других сооружений. Устройство набивных свай в обводненных грунтах также осуществляется без ударной нагрузки на грунт, однако струйная цементация имеет ряд существенных преимуществ перед набивной технологией;
  • Круговое уплотнение грунта. Под воздействием струйной цементации происходит существенное увеличение плотности грунта вокруг формируемой колонны. Прессование происходит под воздействием высокого давления цементной струи и дополнительного уплотнения со стороны грунтоцементной колонны;
Волнистая структура сваи

Волнистая структура сваи

  • Сцепление с грунтом. Между контуром сваи и грунтом во время цементации образуется слой из цементного состава, который значительно повышает степень сцепления колонны с грунтом. Поверхность сваи обладает продольной волнообразной структурой, что также существенно увеличивает параметры сцепления;
  • Создание опоры. Висячие сваи — изготавливаемые в грунте опираются на грунт, который покрытый коркой из чистого цементного раствора, а не на буровой шлам, как это происходит в случае с буровыми сваями. Это существенно увеличивает их устойчивость в висячем положении;
  • Обводнение. К недостаткам данной технологии следует отнести обширное обводнение близлежащего грунта при осуществлении процесса бурения. Впоследствии это приводит к повышению уровня грунтовых вод на определенный срок. Также при промывке скважины осуществляется вынос большого количества пульпы на поверхность строительной площадки;

Недостатки

Открытая своими руками верхняя часть сваи

Открытая своими руками верхняя часть сваи

Итог

Грунтоцементные сваи — это один из самых эффективных способов укрепления грунта на сегодняшний день. Несмотря на то, что осуществить установку свай своими руками не представляется возможным, так как требует обязательного присутствия специалистов — данная технология с успехом используется для укрепления почв практически всех видов и составов, что делает ее незаменимой в отдельных случаях. В представленном видео в этой статье вы найдете дополнительную информацию по данной теме (узнайте также как самому сделать винтовые сваи).



Добавить в избранное Версия для печати
Поделитесь:
Рейтинг статьи:
Автор: Нестор
Опубликовано: 27.03.2014

Оставить комментарий

ОБЯЗАТЕЛЬНО приложите ФОТО проблемы - так ответ эксперта будет гораздо точней

Оставляя комментарий, Вы принимаете пользовательское соглашение

Ваше имя:
Ваш e-mail:




Top