Несущая способность свай. Повышение несущей способности свай путем устройства уширений

Для увеличения несущей способности сваи по грунту и более полного использования прочностных харак­теристик материала, основание сваи уширяют или уплотняют. При необходимости делают и то и другое.

Для устройства уширений свай применяют специальные устрой­ства уширители. Рабочим органом таких устройств являются уширители режущего или вдавливающего типа. Уширители первого ти­па оснащены ножами, и в процессе образования полости уширения обеспечивается выдача разработанного грунта на поверхность не­прерывно или циклично.

Для непрерывного подъема грунта применяют вращающиеся пантографы пространственные, а также плоские или лепестковые уширители.

Бурение скважин с уширениями под устройство буронабивных свай

Технологическая схема устройства буронабивных свай с применением оборудования ПО-1 показана на рис. 36.

Рис. 36. Технологическая схема устройства буронабивных свай с  применением оборудования ПО-1:
I - бурение пионерной скважины; II - погружение оболочки; III - установка вибратора на оболочку; IV - погружение оболочки вибратором; V - бурение грунта в оболочке; VI - бурение полости под пяту сваи; VII - оболочка с уширенной бетонной пятой; 1 - стрела установки   НБО - 1;  2 - обсадной  патрубок;    3 - кондуктор;    4 - оболочка;    5 - вибратор; 6 - расширитель

Устойчивость полости уширения и ее форма зависят от направ­ления раскрытия режущих рабочих органов, а также от располо­жения шарниров раскрытия уширителя. Уширители с верхним расположением шарниров вращения дают возможность открыва­ния рабочих органов вверх. Полученная при этом полость ушире­ния имеет вид усеченного конуса. Такая форма особенно целесо­образна при разработке несвязных грунтов, когда устойчивость образованных обратных откосов обеспечивается с помощью глини­стого раствора.

Бурение сважин под глинистым раствором. Устройство уширений для буронабивных свай

Для устройства полостей под глинистым раствором применяют четырех- или восьмифрезерный пантографный пространственный уширитель (рис. 37).

Рис. 37. Уширители:
а - четырехножевой механический уширитель; 1 - подкосы верхние; 2 - режущие ножи; 3 - подкосы нижние; 4 - упор; б - вид установки УСГ-2 для лучевидного уширения пяты свай; 1 - плиты; 2 - труба переходная;  3 - шарниры; 4 - шток; 5 - тяги; 6 - гидродом­крат; в - газомеханический уширитель; 1 - корпус устройства; 2 - поршень; 3 - распорные плиты; г - газодинамический уширитель; 1 - штуцер для подачи воздуха; 2 - корпус уст­ройства; 3 - стенки скважины; 4 - зона уплотняемого грунта; 5 - разрядная головка

Уширителей с нижним расположением шарниров вращения можно образовать сферический свод с примыкающим основанием в виде перевернутого конуса. Применять уширители этого типа целесообразно только в связных грунтах, так как сводчатое нависание грунта при разработке несвязных грунтов даже с закрепле­нием глинистым раствором более опасно, чем обратный откос. Для устройства полостей сухим способом применяется трехножевой уширитель с бадьей, раскрывающийся под действием усилий, прилагаемых к буровой штанге. Разрабо­танный грунт попадает в бадью, которую при введении уширителя в скважину устанавливают в забое ниже плоскости резания.

Устройство уширений для буронабивных свай методом вдавливания

Для ряда грунтовых условий целесообразно устраивать уширения методом вдавливания. С этой целью можно использовать уширитель свай гидравлический (УСГ) или уширитель свай механический (УСМ). Рабочий орган УСГ и УСМ состоит из пяти парных плит. Каждая пара связана шарнирно между собой, и с шарнирной системой.
В табл. 12 указана область применения уширителей.

Таблица   12. Область применения уширителей

Примечание. Знак + означает возможность применения.

Плиты шарнирной системы, образующие уширение полости, раздвигаются в установке УСГ гидродомкратом, а в установке УСМ - электромеханическим приводом. Для образования уширения установку при помощи крана опускают на дно скважины и приводят в действие механизм расширителя парных плит.

Полный цикл устройства уширения в мягкопластичных грун­тах занимает  15-20 мин. Уширители УСГ и УСМ, имеющие по пять пар плит позволяют устраивать уширения в мягкопластичных глинистых грунтах.

Уширения, образованные при помощи пятипарных уширителей УСГ и УСМ, имеют лучевидную форму, чем и обусловлено их на­звание. С целью увеличения площади опирания и уменьшения ко­личества грунта, попадающего внутрь шарнирной системы, отдель­ные модели УСГ и УСМ имеют не один, а два ряда плит - по 5 пар в каждом ряду.

Устроить уширения без извлечения грунта на поверхность пу­тем уплотнения грунта движением распорных поворотных плит можно также с помощью газомеханического уширителя конструк­ции треста Укргидроспецфундаментстрой. У такого уширителя имеются верхний и нижний цилиндры, соединенные между собой. Необходимое давление обеспечивает рабочий газ, поступающий в цилиндр от компрессорной установки. При этом распорные плиты, связанные со штоком поршня, поворачиваются вокруг шарниров и вдавливаясь в грунт уширяют скважину. Пос­ле отхода поршня и раскрытия распорных плит упругий элемент возвращает всю подвижную систему в исходное положение. Далее рабочий цикл уширителя повторяется.

Буронабивные сваи с повышеной несущей способностью. Газомеханические и газодинамические уширители буронабивных свай

Газомеханические уширители можно практически применять в любых грунтовых условиях, при этом расширенная часть скважи­ны будет иметь четко правильную геометрическую форму с хорошо уплотненным грунтом по всему периметру. Масса уширителя - 1,5 тс, а его сменная производительность - 15 уширений. Приме­нение газомеханического уширителя вместо оборудования ножево­го типа позволяет повысить производительность труда в 3 раза.

Газодинамический способ уширения пяты позволяет также уст­раивать их без извлечения грунта. Устройство, применяемое для этого, состоит из цилиндра со штуцером для подачи сжатого воз­духа и разрядной головки. В разрядной головке смонтированы поршень со штоком, возвратная пружина и ограничительное коль­цо. После опускания цилиндра в скважину в него по шлангу через штуцер подают сжатый воздух. При достижении определенного давления воздуха в цилиндре приводится в движе­ние поршень. Он открывает выхлопные каналы, через которые струи воздуха, движущиеся с большой скоростью, воздействуют на пограничный слой грунта, уплотняют его, образуя необходимую полость. При этом значительно сокращается продолжительность цикла устройства уширения, путем уплотнения грунта повышается несущая способность основания.