СЭ (В Е Р С! И □ G
О
а®ш®
УДК 624.154
Рецензенты:
заведующий кафедрой технологии строительного производства Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета, доктор технических наук, профессор В. В. Беретов', профессор кафедры геотехники Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета, заслуженный деятель науки РФ, доктор технических наук А. Б. Фадеев.
Мангушев Р. А. и др.
Современные свайные технологии: Учебное пособие /
Р. А. Мангушев, А. В. Ершов, А. И. Осокин; 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Изд-во АСВ, 2010. - 240 с.
ISBN 978-5-93093-512-7
Рассмотрены технологии изготовления свай в условиях плотной городской застройки при новом строительстве и реконструкции. Изложены их преимущества и недостатки. Рассмотрена технология погружения свай способом вдавливания. Особое внимание уделено современным технологиям изготовления буровых и набивных свай. Кроме этого рассмотрены винтовые металлические сваи, активно внедряемые в последнее время в промышленном и гражданском строительстве, в том числе для возведения фундаментов загородных и малоэтажных домов.
Последняя глава посвящена контролю качества свайных работ.
В приложениях к пособию приведены технические характеристики установок и приспособлений для заглубления забивных, вдавливаемых, винтовых, буровых и набивных свай.
Для студентов строительных вузов, обучающихся по строительным специальностям, слушателей институтов повышения квалификации и инженерно-технических работников, специализирующихся в области геотехники.
ISBN 978-5-93093-512-7
© Мангушев Р. А., Ершов А. В., Осокин А. И., 2010
© Издательство АСВ, 2010
Оглавление
Предисловие.....................................................4
Введение........................................................6
Глава 1. Сваи заводского изготовления..........................10
1.1. Вдавливаемые сваи......................................10
1.2. Винтовые сваи..........................................23
Глава 2. Сваи, изготавливаемые в грунте........................29
2.1.	Буровые сваи...........................................29
2.1.1.	Сваи в скважинах, пробуренных без закрепления их стенок.................................................  30
2.1.2.	Сваи в скважинах, пробуренных под защитой глинистого раствора.................................................35
2.1.3.	Сваи в скважинах, пробуренных под защитой обсадной трубы....................................................39
2.1.4.	Сваи с уширениями.................................45
2.2.	Набивные сваи..........................................53
2.2.1.	Сваи в скважинах, образованных пробивкой..........55
2.2.2.	Сваи в скважинах, образованных вибрационным продавливанием...........................................65
2.2.3.	Сваи в раскатанных скважинах......................66
Глава 3. Сваи, применяемые для усиления фундаментов............79
3.1. Буроинъекционные сваи..................................80
3.2. Многосекционные вдавливаемые сваи......................89
Глава 4. Контроль качества свайных работ.......................98
4.1.	Входной контроль.......................................98
4.2.	Операционный контроль.................................100
4.3.	Приемочный контроль...................................103
Заключение....................................................130
Литература....................................................131
Приложения....................................................134
ПРЕДИСЛОВИЕ
Свайные фундаменты получили широкое распространение в отечественной и зарубежной практике фундаментостроения. Они позволяют возводить здания и сооружения на слабых грунтах с недостаточной несущей способностью, во многих случаях это единственный способ возведения сооружений в сложных инженерно-геологических условиях.
Основными преимуществами свайных фундаментов являются сокращение сроков строительства, высокая технологичность, снижение трудоемкости работ и уменьшение объемов земляных работ.
До 90-х гг. XX в. в Советском Союзе преобладали сборные сваи (в 70% случаев), погружаемые в грунт различными методами, среди которых наиболее популярным был метод забивки. В дальнейшем при строительстве в районах плотной застройки все чаще стали применять современные щадящие методы погружения свай, в частности вдавливанием.
С середины 1990-х гг. наряду с предварительно изготовленными сваями стали широко применять сваи, выполненные в грунте (буровые и набивные). Они все чаще используются, когда на фундаменты зданий или сооружений, возводимых на слабых грунтах, передаются большие сосредоточенные нагрузки, а также при устройстве фундаментов вблизи существующих зданий, усилении фундаментов эксплуатируемых сооружений и др.
В индустриально развитых странах накоплен большой опыт качественного устройства фундаментов в виде буровых и набивных свай. В настоящее время наиболее передовые технологии широко используются в России, в частности в Санкт-Петербурге.
Первое издание книги «Современные свайные технологии» состоялось в 2006 г. в издательстве Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета (первый тираж) и в Москве в издательстве Ассоциации строительных вузов (второй тираж).
Настоящее издание учебного пособия является вторым. Оно переработано и дополнено материалами, которые не нашли отражения в предыдущем издании.
Во втором издании дается расширенный обзор современных технологий возведения свайных фундаментов. Описаны методы изготовления свай в грунте, которые явились прототипами современных свайных технологий. Дополнена глава, посвященная контролю качества свайных работ. Рассмотрен опыт работы наиболее прогрессивных геотехнических фирм Санкт-Петербурга за последние 20 лет.
В дополненном приложении приведены технические характеристики ряда современных машин и механизмов для заглубления свай. Эти
4
данные могут быть полезны студентам-дипломникам и инженерам, специализирующимся на разработке проектов организации строительства (ПОС) и проектов производства работ (ППР).
Учебное пособие предназначено для студентов строительных специальностей, слушателей институтов повышения квалификации по специальности инженер-строитель, инженеров проектных и строительных организаций.
Авторы выражают благодарность рецензентам рукописи - заслуженному деятелю науки РФ, д-ру техн, наук, профессору А. Б. Фадееву и д-ру техн, наук, профессору В. В. Верстову, замечания которых были учтены при подготовке книги к изданию.
Во многом инициатива и помощь в публикации второго издания настоящей книги принадлежит директору Института повышения квалификации и профессиональной переподготовки специалистов Санкт-Петербургского государственного архитектурно-строительного университета, канд. экон, наук Н. В. Балберовой, за что авторский коллектив выражает ей искреннюю благодарность.
Замечания и рекомендации по книге авторы просят присылать по адресу: 190005, Санкт-Петербург, 2-я Красноармейская, д. 4, СПбГАСУ, кафедра геотехники. Электронная почта: geotechnica@spbgasu.ru, andre wersho v@mail .ru
5
ВВЕДЕНИЕ
На сегодняшний день строительный рынок Санкт-Петербурга представлен большим количеством компаний, специализирующихся на возведении различных типов фундаментов, в том числе и свайных. Предлагаются различные технологии, различные качество и цены выполняемых работ, и зачастую перед заказчиком стоит нелегкий выбор наиболее рациональной и безопасной технологии и конструкции свай. Этот выбор должен делаться в зависимости от конкретных геологических и гидрогеологических условий, конструкции возводимого или реконструируемого здания (сооружения), окружающей застройки и ее технического состояния.
Существенную помощь в таком выборе должны оказать застройщику специалисты-геотехники на всех стадиях разработки и сопровождения проекта. Именно они могут грамотно оценить инженерно-геологические условия площадки строительства (напластование, вид и характеристики грунтов), предложить наиболее оптимальную конструкцию фундамента
для проектируемого сооружения с учетом его чувствительности к неравномерным осадкам и рекомендовать наиболее эффективные (в том числе щадящие для окружающей застройки) технологии производства работ.
Санкт-Петербург является одним из первых городов России, где для
промышленного и гражданского строительства стали применять передовые методы улучшения свойств грунтов и технологии возведения фундаментов, в первую очередь свайных. Предпосылками во многом явились сложные инженерно-геологические условия территории города, по которой в разные геологические периоды прошли многочисленные ледники, образовались моря и ледниковые озера.
В центральной части города относительно прочные моренные отложения залегают на глубинах 15.. .30 м от дневной поверхности. При производстве работ нулевого цикла в Санкт-Петербурге приходится учитывать свойства грунтов надморенной толщи, представленной поздне- и послеледниковыми озерными и морскими отложениями. Часто именно эти грунты служат основанием фундаментов мелкого заложения, в них располагается большая часть ствола свай трения свайных фундаментов.
При использовании таких грунтов в качестве оснований происходят:
•	большие, неравномерные, длительно не затухающие осадки зданий, сооружений и окружающей территории;
•	потеря устойчивости несущих слоев оснований зданий и сооружений, сложенных глинистыми грунтами в состоянии незавершенной консолидации или подвергшихся промерзанию-оттаиванию;
•	разрушение природной структуры грунтов при традиционных способах производства земляных работ;
•	плывунные явления при открытом водоотливе из котлованов и траншей;
6
•	изменение несущей способности свай из-за развития сил отрицательного трения на участках, поднятых намытым или насыпным грунтом;
•	развитие процессов гниения торфа, органических включений в грунте и деревянных элементов подземных конструкций при понижении уровня подземных вод.
Для многих площадок строительства характерны большая мощность слабых водонасыщенных тиксотропных грунтов, их значительная неоднородность в плане и по глубине как по составу, так и по основным физико-механическим свойствам.
Учет этих сложных процессов во многом определяет профессионализм и успех строительных организаций, занимающихся работами, связанными с устройством оснований и фундаментов.
Опыт строительства и реконструкции последних лет в центральной части Санкт-Петербурга свидетельствует, что при работах нулевого цикла здания соседней застройки получают зачастую большие деформации, чем при статическом нагружении фундаментов новых зданий или догружении реконструируемых.
Для обеспечения нормальной эксплуатации зданий соседней застройки реконструируемые и возводимые здания все чаще проектируют на свайных фундаментах. В центральной части Петербурга, чтобы прорезать грунты надморенной толщи и передать нагрузку на малосжимаемые подстилающие грунты, используют буровые и набивные сваи длиной от 20 до 35 м. С их помощью снижают собственные деформации реконструируемых или вновь возводимых зданий, а также уменьшают дополнительные деформации соседней застройки (рис. В.1).
Рис. В.1. Схемы влияния на существующее здание нового здания на плитном фундаменте (а) и свайном фундаменте (б):
1 - среднесжимаемый грунт; 2 - малосжимаемый грунт; 3 - зона развития напряжений; 4 — существующее здание; 5 - возводимое здание; 6 — воронка оседания поверхности, вызванная нагружением фундамента нового здания
7
Рис. В.2. Работа установки «Юнттан» при забивке железобетонных свай
Рис. В.З. Работа установки «Банут 655» при забивке железобетонных свай
Рис. В.4. Способы образования скважин для свай: а ~ бурение (извлечение грунта); б — раскатывание (вытеснение грунта)
8
За последние 15 лет в городе произошли серьезные изменения в отношении к работам нулевого цикла. На строительный рынок пришли строительные организации, специализирующиеся на геотехнических работах, появились и широко внедряются передовые машины и технологии.
Так, например, по сравнению с 1990 г. почти в два раза упала доля использования забивных свай. Их заменили более прогрессивные щадящие технологии: вдавливание свай (в том числе в лидерные скважины), широкое применение буровых и набивных свай различной длины и диаметра, метод стена в грунте и др.
До начала 1990-х гг. основным типом свайных фундаментов являлись фундаменты из забивных железобетонных свай, применение которых оказалось весьма опасным для зданий старой застройки при строительстве рядом с ними новых сооружений. Многочисленные аварии и повреждения соседних зданий при забивке свай на расстояниях до 20 м (а иногда и более) вынудили проектировщиков и строителей искать и внедрять более щадящие технологии. При забивке свай все чаще используются гидравлические молоты «Юнттан» (см. рис. В.2) и «Банут» (см. рис. В.З) с частотой до 100 ударов в минуту и весом ударной части 30.. .250 кН.
Частичный отказ от метода забивки привел к разработке технологии вдавливания свай и внедрению новых технологий изготовления свай в грунте. Эти технологии можно разделить на три группы: заглубление свай с извлечением грунта, без извлечения грунта и с частичным извлечением грунта.
К первой группе относятся буровые сваи (replacement piles), бетонируемые в буровых скважинах, грунт из которых извлекается на поверхность (см. рис. В.4). Во вторую группу входят набивные сваи (displacement piles), изготавливаемые в скважинах, образованных в результате вытеснения грунта при внедрении в него сердечников, труб с закрытым концом и других специальных снарядов. Сваи, заглубляемые с частичным извлечением грунта (small displacement piles), относящиеся к третьей группе, изготавливают по технологии, при которой происходит частичное извлечение и принудительное вытеснение грунта.
Широкое применение нашли буровые сваи, изготавливаемые непрерывным проходным шнеком с обсадной трубой или без нее, буроинъекционные сваи «Титан» и «Франки», набивные сваи «Атлас», «Бауэр», «Тюбекс» и «Фундекс». В некоторых случаях для устройства свай применяют разрядно-импульсную технологию.
Для возведения фундаментов из буровых и набивных свай используются установки вращательного бурения фирм «Бауэр», «Казагранде», «Клемм», «Современная буровая техника», «СойлМек», «Стройдормаш» и многофункциональные установки фирм «Либхерр», «РТГ Раммтех-ник», «Фундекс», «Юнттан» и др. Технические характеристики этих установок приведены в приложении.
9
Глава 1. СВАИ ЗАВОДСКОГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ
1.1. Вдавливаемые сваи
В середине 1970-х гг. Ленинград стал одним из первых городов, в котором в промышленных масштабах стали применять технологию погружения предварительно изготовленных свай вдавливанием. Несамоходная установка конструкции треста № 101 Главленинград-строя (рис. 1.1) позволяла вдавливать сваи сечением 35х35 и 40х40 см, длиной до 32 м с максимальным усилием 2000 кН.
2250 r t 2250
Рис. 1.1. Несамоходная сваевдавливающая установка треста № 101:
7 - пространственная балка грузовой платформы; 2 - съемный пригруз; 3 - кронштейн; 4 - палец; 5 - гидродомкрат для вдавливания сваи; 6,11- соответственно верхняя и нижняя балки рабочего органа установки; 7 - свая; 8 - маслонасосная станция; 9 - рычаг; 10 - гидродомкрат зажима сваи; 72 - пульт управления
Основанием установки служила грузовая платформа • из двух пространственных решетчатых балок для размещения пригруза. На балках устанавливались кронштейны для крепления гидравлического рабочего органа установки с помощью пальцев.
Рабочий орган в виде траверсы состоял из верхней и нижней балок, на которых были смонтированы механизмы зажима и вдавливания сваи.
В верхней и нижней балках имелись проемы, через которые про-
пускали сваю. Для зажима сваи использовали гидродомкрат, распо-
ложенный горизонтально на нижней балке. Он передавал усилие
зажима через рычаг на подвижную плиту (щеку), которая прижима-
ла сваю к стенке проема нижней балки.
ю
Вдавливание сваи осуществлялось двумя гидродомкратами. Их гидроцилиндры были смонтированы вертикально и параллельно друг другу на верхней балке, а штоки соединены посредством нижней балки. В качестве пригруза использовались чугунные болванки массой по 5 т, применяемые для статических испытаний (общая масса до 170 т).
Механизмы зажима и вдавливания сваи приводились в действие двумя маслонасосными станциями, работающими от электродвигателей. Управление установкой осуществлялось с пульта, где находятся гидрораспределители с рычагами управления механизмами зажима и вдавливания свай, а также манометры контроля усилий зажима и вдавливания.
Все грузовые операции по монтажу, демонтажу установки и загрузке свай выполнялись с помощью крана грузоподъемностью не менее Ют. Высота подъема крюка крана выбиралась в зависимости от длины погружаемых свай.
Установку обслуживала бригада из трех человек: машиниста-оператора, машиниста крана и стропальщика. Машинист-оператор руководил загрузкой свай, управлял установкой во время погружения свай, а при перемещении ее с одной точки на другую вместе со стропальщиком выполнял демонтаж и монтаж установки. Стропальщик участвовал в такелажных работах по загрузке свай, монтажу и демонтажу установки, а также корректировал работу машиниста-оператора и крановщика.
Технология выполнения работ по вдавливанию свай установкой треста № 101 заключалась в следующем. Установку монтировали над точкой погружения сваи. В рабочий орган установки вертикально вставляли сваю и обжимали механизмом зажима. Сваю погружали на величину хода поршня спаренных гидродомкратов механизма вдавливания (до 1,0 м). Разжимали сваю в рабочем органе установки и поднимали штоки спаренных гидродомкратов механизма вдавливания в верхнее положение. Затем вновь зажимали сваю и цикл повторяли сначала. После погружения сваи на проектную глубину установку демонтировали и перемещали на следующую точку погружения.
Установка проста в обслуживании, не энергоемка и позволяла погружать сваи с несущей способностью до 2000...2500 кН в глинистые грунты с показателем текучести IL > 0,2.
Недостатками этой установки являлись малая производитель-
ность из-за необходимости перемонтажа на каждой свае, отсутствие
корректировки направления сваи в процессе погружения и большие
11
габариты, не позволяющие использовать ее в условиях плотной застройки.
Необходимость производства работ в стесненных условиях плотной застройки (в том числе в исторической части города) привела к тому, что с середины 1980-х гг. трест Главленинградстроя (ныне ЗАО «Строительный трест № 28») стал использовать самоходную сваевдавливающую установку У СВ-80 на базе гусеничного экскаватора ЭО-6122, разработанную ВНИИГС, НИИОСП им. Герсеванова и другими организациями.
Установка УСВ-120 (рис. 1.2) состоит из базовой машины и пригрузочной тележки и позволяет вдавливать сваи с размером грани от 30 до 40 см, длиной от 4 до 16 м с максимальным усилием 850 кН на расстоянии 1 м от существующего здания. На расстоянии 4,5 м от здания может осуществляться вдавливание свай той же длины при сечениях 30x30 см и 35х35 см с усилием до 1200 кН, а при сечениях 40x40 см - до 1800 кН. Производительность установки в грунтовых условиях Санкт-Петербурга составляет от восьми до двух составных свай (соответственно длиной от 16 до 28 м) в смену.
б
8800
Рис. 1.2. Сваевдавливающая установка УСВ-120:
а - вид спереди; б - вид сбоку; 1 - ходовая тележка экскаватора ЭО-6122; 2 - рама; 3 - аутригер боковой; 4 - механизм зажима; 5 - гидравлический цилиндр вдавливания сваи; 6 - мачта; 7 - свая; 8 - пр игр уз; 9 - аутригер задний
12
Установка оснащена сборной мачтой, состоящей из трех секций. Высота мачты выбирается в зависимости от длины сваи (секции сваи) и стесненности условий по высоте. Угол наклона мачты в четырех направлениях контролируется прибором «Вертикаль-20Б».
Установку обслуживает бригада из четырех человек: машиниста-оператора УСВ-120, машиниста крана и двух стропальщиков. Установку можно разворачивать на месте вокруг своей оси за счет вывешивания ее на аутригерах.
Модернизированная установка УСВ-120М (рис. 1.3), более 15 лет успешно используемая в Санкт-Петербурге, имеет увеличенную массу (117т вместо прежних 105 т), оснащена стрелой, буровым и ры
чажным механизмами. Эта установка рассчитана на применение в условиях глинистых грунтов с показателем текучести IL > 0,3.
Стрела с крюк-блоком может быть смонтирована на передней части рамы установки для захвата и подачи свай в рабочий орган установки, а также выполнения других грузоподъемных операций. Наличие стрелы позволяет обходиться без вспо
Рис. 1.3. Сваевдавливающая установка УСВ-120М:
1 - свая; 2 - аутригер боковой; 3 - механизм зажима и вдавливания свай; 4 - шнек; 5 - вращатель шнека;
6 - крюк-блок; 7 - стрела; 8 — аутригер задний
могательного крана. Кроме этого крюк-блок может быть соединен с анкером для частичного восприятия реактивного усилия.
Для бурения лидерных скважин диаметром до 300 мм и глубиной до 21 м используется буровой механизм с набором шнеков.
Рычажной механизм установки, предназначенный для зажима шпунта, позволяет погружать и извлекать стальной шпунт Ларсен-IV и Ларсен-V.
В настоящее время в тресте работают сваевдавливающие уста-
новки с усилием вдавливания до 1600 кН (рис. 1.4), дорабатывается
установка с усилием до 2000 кН, разрабатывается установка мосто-
вого типа с торцевой передачей усилия на сваю.
13
Рис. 1.4. Вдавливание сваи с использованием установки УСВ-160
Сваевдавливающая установка СВУ-В-6 выполнена на базе гусеничного крана РДК-250 (рис. 1.5). Она предназначена для вдавливания
квадратных и прямоугольных свай сечением до 35x35 см, круглых свай диаметром до 35 см и любого шпунта. Установка позволяет погружать сваи ниже поверхности грунта.
Рис. 1.5. Сваевдавливающая установка СВУ-В-6:
1 - базовая машина; 2 - тяга; 3 - рабочий орган; 4 - копровая стойка; 5 - раскос; 6 - противовес; 7 - боковой аутригер; 8 - несущая рама; 9 - свая; 10 - упорная балка; 11 - опорная плита; 12 — задний аутригер; 13 — гидростанция; 14 - вдавливающий полиспаст; 15 - пригруз
14
Навесное оборудование позволяет вдавливать сваи под углом до 20° от себя и под себя. Минимальное расстояние от оси вдавливаемой сваи до стены существующего здания составляет 0,4 м.
Вдавливание осуществляется полиспастным механизмом с максимальным усилием 900 кН. Канатно-блочная система установки позволяет непрерывно погружать сваи и одновременно контролировать процесс погружения.
Установка СВУ-В-6 выполняет все технологические операции по вдавливанию. Она позволяет разгружать сваи, подтаскивать их в монтажную зону и устанавливать на точку погружения. Установка своим ходом перемещается по площадке, погружается на транспортные средства и разгружается с них. Снаряженная масса установки составляет 112 т, а транспортная - 59 т.
Использование опорной плиты позволяет равномерно распределить нагрузку от веса установки и значительно уменьшить давление на основание. При необходимом вдавливающем усилии до 400 кН установку можно использовать без опорной плиты и пригрузов.
В 2008 г. на площадках Санкт-Петербурга появились сваевдавливающие установки шагающего типа «Санвэрд», предназначенные для вдавливания призматических свай, металических профилей, труб и шпунта. Модельный ряд установок «Санвэрд» включает в себя 13 моделей с максимальным вдавливающим усилием от 800 до 12 000 кН (см. прил. 1).
Конструкция установки представляет собой прямоугольную платформу, в центре которой смонтирован основной гидравлический вдавливающий механизм (рис. 1.6). Торцевой вдавливающий механизм и кабина машиниста-оператора, руководящего вдавливанием сваи и перемещением установки, размещается на одном конце платформы, а поворотная площадка с телескопической крановой стрелой и кабиной крановщика - на противоположном.
Платформа установки опирается на поверхность площадки с помощью опорной плиты и/или опорных балок. Между опорной плитой и платформой имеется поворотный механизм, который позволяет им вращаться относительно друг друга.
Установки «Санвэрд» от ZYJ 420 до ZYJ 1200 комплектуются механизмом торцевого вдавливания только навесного типа, позволяющим развивать усилие не более 40% от номинального.
Установки «Санвэрд» перемещаются с помощью опорной плиты и двух опорных балок, смонтированных на боковых аутригерах. На опорных балках закреплены рельсовые направляющие, по которым установка перемещается в продольном направлении. Такие же
15
Рис. 1.6. Вдавливающая установка «Санвэрд»:
1 — платформа установки; 2 - поворотная площадка со стрелой и кабиной крановщика; 3 - телескопическая стрела; 4 - центральный вдавливающий механизм; 5 - кабина оператора; 6 — торцевой вдавливающий механизм; 7 - боковой аутригер; 8 — опорная балка с продольной рельсовой направляющей; 9 — опорная плита с поперечной рельсовой направляющей
направляющие смонтированы на опорной плите поперек платформы установки.
Для перемещения установки в продольном направлении платформа вместе с опорной плитой поднимается аутригерами над поверхностью пло-
щадки и перемещается по рельсовым направляющим на колесных парах, закрепленных на концах аутригеров опорных балок. Затем опорная плита с платформой опускается на поверхность площадки. Для дальнейшего про-
дольного перемещения опорные балки поднимаются с помощью бо
ковых аутригеров, перемещаются в требуемом направлении и опускаются. Таким образом осуществляется продольный шаг установки.
Если в продольном направлении установка перемещается относительно опорных балок, то в поперечном направлении — относи
тельно опорной плиты. Для этого опорные балки поднимаются аутригерами, а платформа установки перемещается по рельсовым направляющим опорной плиты. Затем платформа с опорной плитой поднимается с помощью боковых аутригеров, а опорная плита перемещается относительно платформы и опускается на поверхность. Таким образом осуществляется поперечный шаг установки.
Установки «Санвэрд» обладают значительными размерами в пла-
не, что затрудняет их использование на небольших строительных площадках. Для беспрепятственного перемещения установки необ
ходимо выполнять вертикальную планировку площадки и строго соблюдать технологическую последовательность погружения свай. В противном случае могут возникнуть сложности с передвижением установки к пропущенным сваям. Время вдавливания сваи невелико. Значительное время занимает позиционирование установки, выравнивание платформы, строповка и заведение сваи в зажимной механизм.
16
Технические характеристики рассмотренных установок приведены в прил. 1.
При выборе установки для статического вдавливания учитывают конструкцию свай, требуемое вдавливающее усилие и стесненность строительной площадки по площади и по высоте.
Для погружения сваи вдавливающее усилие должно превышать несущую способность грунтового основания сваи 7\/, определяемую расчетным методом по СНиП 2.02.03 или СП 50-101, в 1,4 раза для глинистых грунтов и в 1,9 раза - для песчаных грунтов
Во время погружения необходимо контролировать усилия зажима и вдавливания, вертикальность и глубину погружения сваи.
Для контроля усилий зажима и вдавливания в гидравлических сваевдавливающих установках применяются манометры, измеряющие по давлению масла в гидроцилиндрах зажима и вдавливания соответственно боковую и осевую нагрузку на погружаемую сваю.
Современные сваевдавливающие установки оборудуются бортовыми компьютерами или принтерами, которые позволяют вести непрерывный контроль усилия вдавливания и глубины погружения сваи.
На конечной стадии погружения сваи усилие вдавливания следует измерять наиболее тщательно (операционный контроль), чтобы с достаточной степенью точности оценить фактическую несущую способность сваи Fd по формуле (4.14). Частное значение предельного сопротивления сваи Fu, кН, по данным вдавливания сваи может быть приближенно оценено по формуле
(1.1)
где F- усилие вдавливания на последних 10 см погружения сваи, кН;
kv - коэффициент, учитывающий влияние скорости погружения сваи
на усилие вдавливания; при скорости вдавливания до 3 м/мин принимают kv — \’9kt- коэффициент «засасывания» сваи.
Для глинистых грунтов
kt	1 "Ь b 1р	,
(1-2)
где b - эмпирический коэффициент, принимаемый равным 16,5; 4> 4 ~ средневзвешенные значения по длине сваи соответственно
числа пластичности и показателя текучести грунта, д.е. Для песчаных грунтов
(1-3)
где с - эмпирический коэффициент, принимаемый равным 0,02; Кф — коэффициент фильтрации, м/сут.
2 Заказ 598
Достоинствами технологии заглубления свай вдавливанием являются:
•	высокие качество ствола сваи и точность погружения, что обусловлено применением свай заводской готовности;
•	незначительные (по сравнению с забивными сваями) динамические нагрузки как на сваю, так и на окружающие здания и сооружения;
•	низкий уровень шума за счет использования установок с элек-трогидравлическим приводом;
•	возможность непрерывного контроля усилия вдавливания, а следовательно, и оценки несущей способности погружаемой сваи.
К недостаткам метода вдавливания относятся:
•	сложность создания большого вдавливающего усилия;
•	необходимость устройства временных дорог из железобетонных плит для перемещения по площадке сваевдавливающей установки, обладающей огромным весом;
•	ограничение применимости метода при определенных грунтовых условиях, в частности в слоях грунта, содержащих крупные твердые включения, в песках плотных и средней плотности, а также в глинистых грунтах твердой и полутвердой консистенции;
•	необходимость обеспечения стройплощадки источником электроэнергии значительной мощности (до 200 кВт), что в построечных условиях требует использования автономного источника электроэнергии (дизельгенератора);
•	возможность определенных динамических воздействий на окружающий массив при прохождении сваи через плотные грунты.
В грунтах с ленточной текстурой погружение свай может привести к дополнительным деформациям основания и фундаментов зданий, расположенных на расстоянии до 3 м.
Для уменьшения сопротивления грунта вдавливанию сваи используется способ погружения с подмывом, метод предварительного рыхления грунта или бурения лидерных скважин диаметром меньше чем у погружаемых свай. В частности, один из таких методов был использован на объекте по ул. Шпалерной, д. 50 при погружении 28-метровых свай с поперечным сечением 35 см вблизи существующих зданий, имеющих трещины в ограждающих конструкциях. Грунтовые условия площадки характеризовались как неблагоприятные из-за сильной сжимаемости и тиксотропности грунтов. В пылеватых супесях и суглинках встречались прослойки гравелистых песков с валунами и полутвердых супесей.
18
При погружении свай с помощью несамоходной установки Глав-ленинградстроя ускорение колебаний грунта достигало 0,16 м/с2, что больше предельно допустимой величины - 0,15 м/с2 по ВСН 490-87 (мониторинг был выполнен ЗАО «НПО «Геореконструкция-Фунда-ментпроект»). Динамические воздействия на грунт были связаны с тем, что при возрастании реактивного сопротивления грунта до 1400 кН и выше в момент перехвата сваи зажимным устройством установка всей массой ударялась о грунт [2].
В связи с этим дальнейшее погружение свай осуществляли установкой УСВ-120М с рыхлением грунта шнеком диаметром 300 мм на глубину 24 м. Это позволило уменьшить максимальные ускорения колебаний стены соседнего здания до 0,055 м/с2. Применение дополнительного пригруза в виде железобетонных плит, расположенных на кронштейнах на раме установки, привело к еще более существенному снижению ускорения колебаний - до 0,015 м/с2.
При назначении способа уменьшения сопротивления грунта вдавливанию сваи (бурение лидерных скважин, предварительное рыхление шнеком, подмыв) необходимо учитывать как возможное снижение несущей способности свай, так и негативное влияние этих мероприятий на состояние фундаментов существующих зданий и сооружений.
Так, например, при предварительном рыхлении плотных слоев грунта, особенно гравелистых прослоек с валунами, величина динамических нагрузок оказывается сопоставимой с нагрузками от погружения свай. Частичное извлечение грунта из скважин может привести к подвижкам грунта на горизонте проходки, что, по результатам наблюдений СПбГАСУ, сказывается на осадках соседних зданий.
Составные сваи применяют, когда в месте устройства фундаментов залегает большая толща слабых грунтов.
Элементы (звенья, секции) составных свай сечением 30x30, 35x35 и 40x40 см имеют длину до 16 м и при погружении соединяются с помощью сварки, болтов и специальных стыковых соединений или замков.
Существует несколько конструкций стыков свай. Наибольшее распространение на строительных объектах Санкт-Петербурга получил сварной стык с накладками (рис. 1.7).
При стыковании нижний элемент составной сваи погружают на такую глубину, чтобы он выступал над поверхностью земли на 1,0 м. На голову погруженного элемента ставят следующий элемент
2*
19
и выполняют стык с помощью накладок из листовой стали, которые приваривают к закладным деталям элементов свай. Время выполнения такого стыка может достигать 40 мин.
Стык на болтах (рис. 1.8) включает две металлические обоймы, состоящие из деталей, штампуемых из листовой стали. Детали имеют плоскую торцовую плиту и обойму, что благоприятствует восприятию ударных нагрузок при забивке. Конструкция стыка позволяет стыковать элементы любым торцом и разъединять их в случае необходимости. Продолжительность работ по соединению звеньев свай с помощью болтов составляет 20...25 мин.
Стык стаканного типа, обеспечивающий автоматическое соединение звеньев свай в процессе погружения в грунт, состоит из металлического стакана, выполненного из отрезка трубы круглого или прямоугольного профиля. Стакан на открытом конце имеет фаску и жестко закреплен на нижнем звене сваи с помощью арматурных выпусков, приваренных к внутренней поверхности трубчатого стакана (рис. 1.9). В металлический стакан плотно заводится следующее звено, нижний конец которого имеет железобетонную цилиндрическую часть, выполненную у свободного края с фаской. Время стыковки звеньев свай составляет около 15 мин.
Стык с клиновидными штырями состоит из двух металлических обойм, сваренных из уголков (рис. 1.10). В обоймах с торцовой стороны прорезаны четыре прямоугольных отверстия. В обойме верхнего элемента в эти отверстия вставлены и приварены металлические петли. В обойме нижнего элемента сделаны камеры из уголков того же или несколько меньшего профиля. С боковой стороны в стенах камер просверлены четыре круглых отверстия.
После погружения верхнего элемента нижний элемент ставят на него так, чтобы его выступающие петли попали в прямоугольные отверстия. Затем в боковые отверстия молотком загоняют четыре шпильки с клиньями.
Соединение штифтового типа (рис. 1.11) принципиально мало отличается от стыка на клиновидных штырях. Звенья свай имеют металлические оголовники, на торцах которых расположены два фиксирующих штыря и два гнезда. Звенья соединяют путем введения штырей в гнезда. Затем в отверстия, расположенные по боковым поверхностям оголовника, забивают четыре стальных штифта, которые заклинивают штыри в гнездах. Продолжительность работ по выполнению стыка на штифтах составляет 15 мин. В табл. 1.1 представлены основные размеры штифтовых оголовников.
20
Рис. 1.7. Сварной стык с накладками: / - оголовник; 2 - накладка
Рис. 1.8. Стык на болтах:
1 - болт; 2 - шайба; 3 - гайка
Рис. 1.10. Стык с клиновидными штырями:
7 - клин; 2 — штырь; 3 - отверстие для установки штыря
Рис. 1.9. Стык стаканного типа:
1 - бетонный рифленый нижний торец звена сваи; 2 - металлический стакан
Рис. 1.11. Стык штифтового типа:
а - конструкция оголовника; б - узел штифтового соединения; в - общий вид оголовника; 7 - штифт; 2 - фиксирующий штырь; 3 - гнездо
Таблица 1.1
Номенклатура штифтовых оголовников фирмы «Леймет»
Сечение сваи, мм	В, мм	L, мм	d, мм
235x235	232	700	16
250x250	247	700	16
270x270	267	770	20
300x300	297	770	20
350x350	347	770	20/25
400x400	397	850	20/25
Кроме указанных способов стыковки существуют (рис. 1.12):
•	свободное соединение звеньев свай с помощью кондуктора, устанавливаемого на оголовке нижнего звена;
•	замковое соединение за счет заклинивания зазоров в нижнем звене сваи специальными откидными замками;
•	клеевое шпоночное соединение профилированных звеньев свай. Верхняя секция - в виде выступа, нижняя - в виде гнезда. После установки секций зазор заполняют эпоксидным клеем;
•	клеевое соединение на штырях. Выпуски арматурных стержней (штыри) верхнего звена заводятся в заполненные клеем отверстия нижнего звена;
•	шарнирное соединение стаканного типа на твердеющем коллоидно-цементном или эпоксидном клее.
Рис. 1.12. Конструкции стыков свай:
а - соединение с помощью кондуктора; б - замковое соединение; в - клеевое шпоночное соединение; г - клеевое соединение на штырях; д - клеевое соединение стаканного типа
22
1.2. Винтовые сваи
Винтовые сваи состоят из металлической трубы и винтовой металлической лопасти, обеспечивающей погружения сваи вращением.
Винтовые лопасти изготавливают литыми и сварными из углеродистых (ВСтЗсп5, 09Г2С) и низколегированных (ЮхСНД, 10Г2СХ) сталей. Диаметр лопастей не должен превышать 4,5 диаметра трубы и 3,0 м.
Оптимальные параметры винтовых наконечников: шаг винтовой лопасти - 200...250 мм, диаметр ствола (ступицы) - 168, 219, 278 и 325 мм, диаметры лопасти 500, 700, 850 и 1000 мм [6].
Благодаря винтовой лопасти, диаметр которой превышает диаметр трубы, и высокой несущей способности стали, винтовые сваи могут воспринимать значительные выдергивающие усилия, что позволяет использовать их в качестве анкеров.
Еще одним преимуществом винтовых свай является отсутствие при производстве работ значительных динамических и вибрационных воздействий на конструкции близко расположенных зданий.
Недостатком винтовых свай, как и любых металлических конструкций, является подверженность коррозии, для защиты от которой поверхность свай обрабатывают специальными покрытиями. Чаще всего в качестве грунтовки используют цинконаполненную композицию, а в качестве покрывного слоя - стойкую к истиранию композицию.
Конструкция винтовой сваи зависит от свойств грунта. В талых грунтах используют широколопастные винтовые сваи (рис. 1.13, и) с лопастью переменной ширины, которая начинается на конической части винтового наконечника и с увеличением ширины плавно переходит на цилиндрическую. Такая конструкция обеспечивает резание грунта с наименьшим сопротивлением, следовательно, для погружения сваи необходим меньший крутящий момент. Угол и шаг винтовой лопасти позволяют завинчивать сваю без рыхления грунта с минимальным осевым пригрузом.
В вечномерзлых грунтах используют узколопастные сваи (рис. 1.13, б), которые завинчивают в лидерные скважины диаметром, равным диаметру ствола сваи.
В табл. 1.2 приведены основные конструктивные параметры винтовых свай, разработанных в Севзапэнергосетьпроекте.
При малых объемах работ возможно погружение винтовых свай с помощью вращающего механизма, в качестве которого может быть использовано колесо, закрепляемое на оголовке сваи. Один
23
конец каната наматывают на колесо, а другой - на раму машины. При движении машины канат сматывается с колеса и приводит во вращение сваю. Вращающий механизм позволяет завинчивать сваи в тех случаях, когда применение тяжелой специальной техники невозможно (например, со льда или с понтона).
Рис. 1.13. Стальные винтовые сваи с литым наконечником, разработанные в Севзапэнергосетьпроекте: а - для талых грунтов; б - для вечномерзлых грунтов
Таблица 1.2
Номенклатура винтовых свай
Марка сваи	Длина сваи L, мм	Диаметр ствола d, мм	Диаметр лопасти Z), мм	Площадь опорной поверхности лопасти, м2
СВЛ-15	5000±25	168	500±9	0,162
СВЛ-25	5000±25	219	500±9	0,162
СВЛ-28	5000+25	219	850±9	0,532
СВЛМ-23	5000±25	219	300±8	0,037
СВЛ-15-01	6000±31	168	500±9	0,162
СВ Л-25-01	6000±31	219	500+9	0,162
СВЛ-28-01	6000±31	219	850±9	0,532
СВЛМ-23-01	6000±31	219	ЗОО±8	0,037
Примечание. Материал свай - сталь С255 или С345 (09Г2С).
24
Завинчивание свай малого диаметра можно осуществлять вручную с помощью ворота (лома). Ворот пропускают в отверстия в стволе сваи и приводят во вращение двумя-четырьмя людьми.
При массовом погружении винтовых свай наиболее рационально использование строительных машин (экскаваторов, бурильнокрановых машин» с навесными гидрокабестанами - специальными ввинчивающими механизмами (рис. 1.14). I идрокабестаны позволяют завинчивать сваи как вертикально, так и под наклоном.
Последовательность работ по завинчиванию свай с помощью экскаваторов включает:
•	замену ковша экскаватора на гидрокабестан с крутящим моментом 100 кН м;
•	заведение сваи в храповую муфту и установку сваи на точку завинчивания в вертикальном положении или под заданным углом наклона;
•	завинчивание сваи на проектную глубину.
Рис. 1.14. Завинчивание сваи с помощью гидрокабестана, установленного на стреле экскаватора Е-18
Несущую способность оценивают по величине крутящего момента и контролируют по давлению в гидросистеме по манометру. Время завинчивания сваи на глубину 5,0 м составляет 30.. .40 мин.
С помощью гидрокабестанов, установленных на стрелах колесных экскаваторов Е-14 (Е-18), при строительстве Шуваловской деревни в Стрельне было завинчено более 500 свай с диаметром ствола 219 мм и лопасти - 1000 мм.
25
Наиболее совершенной установкой для погружения винтовых свай является универсальная бурильная машина УБМ-85 (УБМ-150) на базе автомобиля Урал-4320. Эту машину можно использовать для бурения скважин непрерывным шнеком диаметром от 360 до 2000 мм.
Рабочее оборудование машины включает колонну, закрепленную на опорно-поворотной платформе, и трех- или четырехсекционную телескопическую стрелу. Опорно-поворотная платформа соединяется с рамой базового автомобиля. Стрела (манипулятор) шарнирно закреплена на колонне, установленной на платформе. Вращатель с редуктором расположены на оголовнике телескопической стрелы с рабочим вылетом 1,8... 12,0 м, что позволяет завинчивать несколько свай с одной стоянки. Максимальная теоретическая длина погружаемой сваи составляет 11м. Конструкция стрелы спроектирована с учетом реактивного момента, возникающего на вращателе при выполнении работ по бурению и завинчиванию. Машина имеет грузовую платформу, которая позволяет транспортировать шесть винтовых свай.
Габариты машины позволяют ей свободно перемещаться по дорогам общего пользования.
Работы по завинчиванию свай с помощью машины УБМ-85 ведутся в такой последовательности:
•	размещение машины возле точки завинчивания сваи;
•	обеспечение устойчивости машины с помощью четырех гидравлических аутригеров (выносных опор), жестко связанных с рамой автомобиля и образующих опорный контур размером 4,7х5,6 м;
•	подвешивание сваи в вертикальное положение с помощью лебедки, закрепленной на стреле (рис. 1.15);
•	фиксация сваи в вертикальном положении за счет обжатия в тисках, закрепленных на раме машины;
•	закрепление сваи на хвостовике выходного редуктора с помощью ключа;
•	раскрепление сваи из тисков и установка сваи с помощью стрелы на точку завинчивания;
•	завинчивание сваи на проектную глубину (рис. 1.16).
Время завинчивания сваи на глубину 5,0...6,0м составляет
3...5 мин.
Технические характеристики машин УБМ-85, УБМ-150 и
МЗС-219 для завинчивания свай приведены в прил. 2.
26
Рис. 1.15. Подтаскивание сваи:
1 - стрела-манипулятор; 2 - гидрокабестан; 3 — патрон для закрепления сваи; 4 - свая
Рис. 1.16. Завинчивание сваи гидрокабестаном МВ-85, закрепленным на стреле машины УБМ-85
27
Рис. 1.17. Примеры использования винтовых свай при возведении фундаментов вышек сотовой связи (а) и малоэтажных зданий (б)
Винтовые сваи применяют при строительстве и реконструкции фундаментов линий электропередачи, опор контактных сетей железных дорог, вышек сотовой связи (рис. 1.17, я), мостов. Кроме этого винтовые сваи малого диаметра (диаметр лопасти — 300 мм, диаметр ствола — 108 мм) находят применение при строительстве малоэтажных зданий загородного типа (рис. 1.17, о).
28
Глава 2. СВАИ, ИЗГОТАВЛИВАЕМЫЕ В ГРУНТЕ
2.1. Буровые сваи
Для бурения скважин под буровые сваи используют шнеки, ковшебуры, колонковые буры и уширители (рис. 2.1). Буровой инструмент закрепляю! на конце буровой штанги и внедряют в грунт с помощью механизма, передающего штанге вращающий момент и
вдавливающее усилие.
Рис. 2.1. Инструменты для бурения скважин:
а, б, в - короткие шнеки; г - ковшебур; б, е, ж - колонковые буры; ? уширитель скважины
Ковшовые буры (ковшебуры) используют для зачистки дна скважины и бурения в грунтах 1. ..IV категорий по трудности разработки.
Для разбуривания препятствий по длине сваи и при проходке скальных грунтов применяют колонковые буры. Необходимость разработки скального грунта возникает при устройстве свай-стоек, пята которых, согласно СНиП 2.02.03, должна быть заделана в скальный грунт не меньше чем на 0,5 м.
Уширитель пяты сваи используют в устойчивых неводонасыщенных грунтах для повышения несущей способности сваи за счет увеличения опорной площади.
Общим недостатком инструментов, представленных на рис. 2.1, является цикличность процесса извлечения грунта, при котором ос
29
новное время рабочего цикла занимают спускоподъемные работы. Использование телескопических буровых штанг позволяет увеличить производительность за счет сокращения времени спускоподъемных работ.
Высокой производительностью отличается бурение непрерывным шнеком, при котором грунт извлекается на поверхность непрерывно по лопастям, наваренным на трубчатый сердечник шнека.
После завершения бурения скважины в нее устанавливают арматурный каркас и опускают бетонолитную трубу. Бетонирование ведут методом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ). Комплект ВПТ включает бункер (воронку) для загрузки бетонной смеси; секции бетонолитных труб; подъемную балку для опирания труб в процессе монтажа (демонтажа); подъемное звено для монтажа (демонтажа) секций бетонолитных труб. Диаметр труб выбирают в зависимости от фракции крупного заполнителя бетонной смеси.
Если свая прорезает слабые водонасыщенные грунты, скважину бурят под защитой обсадной трубы, которая препятствует обрушению стенок скважины.
2.1.1. Сваи в скважинах, пробуренных без закрепления их стенок
Сваи-оболочки, изготавливаемые с применением многосекционного вибросердечника. Технология изготовления свай-оболочек в грунте разработана Киевским отделом НИИ гидротехнического строительства при участии НИИ оснований и подземных сооружений им. Н. М. Герсеванова. В соответствии с ней сваи-оболочки изготавливают из малоподвижных бетонных смесей с использованием многосекционного вибросердечника.
Вибросердечник представляет собой конструкцию, состоящую из секций труб, соединенных друг с другом. Внутри каждой секции размещены вибраторы круговых колебаний. При включении каждый из них воздействует в основном на ту секцию, в которой он расположен, уплотняя бетонную смесь, прилегающую к данной секции.
Сваи-оболочки изготавливают в устойчивых грунтах, не требующих закрепления стенок скважин. Работы выполняют в следующем порядке (рис. 2.2). Буровым станком проходят скважину требуемых размеров. Устанавливают бункер для приема бетонной смеси и центрирования вибросердечника. В скважину опускают арматурный каркас с направляющими скобами, которые обеспечивают центрирование каркаса относительно поперечного сечения
зо
скважины. Бетонирование выполняют в два этапа. Сначала бетонируют нижнюю часть сваи на высоту З...4м. Опускают вибросердечник на бетонную смесь, включают вибраторы нижней секции и выполняют виброуплотнение смеси при одновременном заглублении вибросердечника. Когда расстояние от нижнего конца вибросердечника, погруженного в бетонную смесь, до пяты сваи составит 0,7 ее диаметра (но не менее 0,5 м), его положение фиксируют с помощью выдвижных штоков бункера. Затем верхнюю часть скважины заполняют бетонной смесью и осуществляют ее виброуплотнение. Вибросердечник извлекают из скважины с включенными вибраторами. Полость сваи заполняют балластом (грунтом, песком).
в
Рис. 2.2. Технологическая схема изготовления свай-оболочек в грунте с применением вибросердечника:
а - бурение скважины; б - установка бункера; в - погружение арматурного каркаса; г - бетонирование нижней части сваи; д - опускание вибросердечника и виброуплотнение бетонной смеси; е - виброукладка бетонной смеси в верхней части скважины; ж — извлечение вибросердечника; з — готовая свая с оформленным оголовком; 1 - подъемный кран; 2 - буровой снаряд; 3 - кондуктор; 4 - бункер; 5 - выдвижной шток бункера; 6 - арматурный каркас; 7 - центрирующая скоба арматурного каркаса; 8 - бадья; 9 - бетонная смесь; 10 - вибросердечник; 11 - оголовок сваи; 12 - свая
Виброштампованные сваи изготавливают в связных неводона-
сыщенных грунтах, в которых не требуется крепление стенок сква-
жины. Длина виброщтампованных свай обычно не превышает 10 м,
а диаметр - 0,5 м.
31
Технология изготовления таких свай заключается в следующем (рис. 2.3). С помощью буровой установки разрабатывают скважину требуемых габаритов. В устье скважины устанавливают тяжелый металлический кондуктор с полой направляющей трубой диаметром на 10 мм больше, чем у виброштампа. Вес кондуктора подбирают из расчета, чтобы его давление на грунт составляло не менее 4...5 кг/см2. Это необходимо для удержания бетонной смеси в скважине.
Скважину заполняют бетонной смесью и уплотняют виброштампом, представляющим собой трубу, нижний конец которой закрыт металлическим конусом. Верхний конец вибростержня прикрепляют к мощному вибратору. Длина вибростержня превышает глубину скважины на 0,8 м, благодаря чему при бетонировании сваи грунт под ее пятой дополнительно уплотняется.
Виброштамп погружают в бетонную смесь при включенном вибраторе, подвешенном к стреле передвижного крана. В результате об-
Рис. 2.3. Технологическая схема изготовления виброштампованных свай:
а - бурение; б — загрузка бетонной смеси из бадьи; в - погружение виброштампа в бетонную смесь; г - заполнение скважины бетонной смесью; д — повторное виброштампование; е - заполнение скважины бетонной смесью после повторного виброштампования; ж — погружение арматурного каркаса в смесь при помощи виброштампа; з — заполнение бетонной смесью полости внутри арматурного каркаса; и -последний цикл вибро штампования; к — окончательное уплотнение бетонной смеси
32
разуется уширенное основание, и прилегающий грунт дополнительно уплотняется. Диаметр пяты превышает диаметр сваи на 30.. .40%.
Операцию по бетонированию с применением виброштампа повторяют несколько раз. После извлечения вибростержня в бетоне образуется трубчатая полость. В эту полость вставляют металлический каркас для сопряжения с ростверком, а затем полость бетонируют вместе с ростверком.
Сваи, изготавливаемые с применением непрерывного проходного шнека. Сокращенно такие сваи называют CFA-сваями (от англ, continuous flight auger piles) или SOB-сваями (от нем. schnecken-ortbeton-pfahl). Скважины под сваи разрабатывают с помощью рабочего органа - непрерывного проходного шнека. Грунт извлекается из скважины и доставляется на поверхность посредством винтовой лопасти, наваренной по всей длине сердечника шнека (рис. 2.4).
В стесненных условиях и при усилении фундаментов для изготовления свай используют малогабаритные буровые установки и короткие проходные шнеки, которые при соединении образуют непрерывный шнек. Малогабаритные установки оказывают незначительные вибрационные воздействия на грунты основания, что позволяет изготавливать сваи вблизи существующих зданий.
Рис. 2.4. Буровая установка УБГ-СГ «Беркут» для изготовления свай с использованием непрерывного проходного шнека (а) и непрерывный проходной шнек (б)
3 Заказ 598
33
Технология изготовления свай с применением непрерывного проходного шнека включает:
1.	Установку бурового станка на точку предполагаемого устройства сваи (рис. 2.5, а).
2.	Погружение шнека до проектной отметки (рис. 2.5, б).
3.	Постепенное извлечение шнека из скважины с одновременным ее заполнением бетонной смесью, подаваемой через полый шнек бетононасосом (рис. 2.5, в).
4.	Перемещение станка на следующую точку бурения (рис. 2.5, г).
5.	Погружение в скважину, заполненную бетонной смесью, арматурного каркаса с помощью вибратора (рис. 2.5, д).
6.	Формирование оголовка сваи для связи с ростверком (рис. 2.5, е).
Рис. 2.5. Технологическая схема изготовления свай с применением непре-
рывного проходного шнека
В зависимости от конструкции проходного шнека при его внедрении возможно частичное уплотнение грунта или некоторое разупрочнение контактной зоны «свая-грунт» из-за нарушения естественной структуры грунта при бурении. Так, например, чем больше отношение между диаметром сердечника и диаметром лопасти шнека, тем больше вероятность разуплотнения грунта.
Технология хорошо зарекомендовала себя в грунтах, слои которых существенно различаются по прочности. Особенно эффективна она при проходке большой толщи песков, полутвердых и тугопластичных суглинков, когда невозможно применять забивные, вдавливаемые и набивные сваи.
34
Недоучет тиксотропного разуплотнения водонасыщенных глинистых грунтов в околосвайном массиве грунта при использовании данной технологии с непрерывным изготовлением свайного поля приводит к существенному перерасходу бетонной смеси (в два раза и более). Повышенный расход бетонной смеси, как правило, имеет место при наличии в основании площадки значительных по толще слоев текучих, текучепластичных суглинков и супесей с низкими прочностными и деформационными характеристиками [3].
Преимуществами технологии являются высокая производительность и качество заполнения скважины бетонной смесью за счет ее подачи под давлением.
Технические характеристики буровых установок «Бауэр», «СойлМек» и номенклатура непрерывных проходных шнеков представлены в прил. 4 и 5.
2.1.2. Сваи в скважинах, пробуренных под защитой глинистого раствора
Способ бурения скважин под глинистым раствором впервые был применен в начале 1930-х гг. при проходке вертикальных шахт.
В строительстве способ бурения скважин под защитой глинистого раствора для изготовления буровых свай был разработан в СССР по предложению С. А. Тер-Галустова в НИИ оснований и подземных сооружений в 1953 г. [20].
В неустойчивых и водонасыщенных грунтах для удержания стенок от обрушения в скважинах создают внутреннее давление, превышающее наружное. Для этого в скважину постоянно доливают воду, чтобы ее уровень был на несколько метров выше уровня подземных вод, или заполняют скважины глинистым раствором.
Раствор обычно готовят из специальных тонкодисперсных бентонитовых глин, могут применяться и местные глины. Плотность раствора должна быть от 1,05 до 1,25 г/см3.
Глинистый раствор, имея объемный вес, больший, чем у воды, на любой глубине создает избыточное давление и тем самым удерживает частицы грунта на поверхности стенок скважины. Кроме того, частицы раствора закрепляют стенки, образуя небольшую, но устойчивую корку. При циркуляции раствора из скважины на поверхность выносится разрыхленная порода.
Бетонирование свай ведется методом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ). По мере заполнения скважины бетонной смесью глинистый раствор вытесняется.
3*
35
В технологический процесс бурения скважин для свай под глинистым раствором входят следующие операции:
1.	Установка бурового кондуктора (рис. 2.6, а).
2.	Установка обсадного патрубка (рис. 2.6, б).
3.	Посадка обсадного патрубка в скважину (рис. 2.6, в).
4.	Начало бурения скважины в пределах устойчивых грунтов (рис. 2.6, г).
5.	Заполнение скважины глинистым раствором (рис. 2.6, д).
6.	Бурение под защитой глинистого раствора (рис. 2.6, е).
7.	Доливка в скважину глинистого раствора (рис. 2.6, ж).
8.	Снятие кондуктора и обсадного патрубка (рис. 2.6, з).
Рис. 2.6. Технологическая последовательность бурения скважин в неустойчивых грунтах под защитой глинистого раствора:
1 - стрела самоходного крана; 2 - кондуктор; 3 - патрубок; 4 — буровая установка; 5 - буровой инструмент; 6 - емкость для глинистого раствора; УПВ - уровень подземных вод
36
Для выполнения буровых работ на площадке должны быть емкость для глинистого раствора и отстойники для отработанной пульпы.
Разбуренная порода удаляется глинистым раствором с помощью грязевых насосов. Раствор выносит разбуренную породу и одновременно охлаждает буровой инструмент. По окончании бурения глинистый раствор оставляют в скважине во избежание обрушения и оползания стенок. Глубину скважины контролируют с помощью специального лота с грузом массой 2.. .3 кг, кроме того, контролируют диаметр скважины и наличие в ее устье обсадного патрубка. По результатам освидетельствования дается разрешение на установку армокаркаса.
Технология бетонирования свай под глинистым раствором включает:
1.	Установку обсадного патрубка (рис. 2.7, а).
2.	Установку арматурного каркаса (рис. 2.7,6).
3.	Установку стакана для бункера (рис. 2.7, в).
4.	Опускание бетонолитной трубы (рис. 2.7, г).
5.	Закрепление бункера на трубе (рис. 2.7,6).
6.	Первый этап бетонирования скважины (рис. 2.7, е).
7.	Продолжение бетонирования, когда нижние звенья бетонолитной трубы удалены (рис. 2.7, ж).
8.	Заполнение бетоном скважины при подъеме бункера с бетонолитной трубой (рис. 2.7, з).
9.	Удаление стакана (рис. 2.7, и).
10.	Удаление обсадного патрубка (рис. 2.7, к).
11.	Установку инвентарной опалубки оголовка (рис. 2.7, л).
12.	Бетонирование оголовка сваи (рис. 2.7, м).
13.	Снятие опалубки с оголовка (рис. 2.7, и).
14.	Укрытие оголовка сваи (рис. 2.7, п)
Установленный в скважину арматурный каркас удерживают на обсадном патрубке в подвешенном состоянии при помощи металлических стержней.
Внутрь скважины на всю ее глубину устанавливают трубу для подачи бетонной смеси. При бетонировании свай в скважинах под глинистым раствором нельзя применять телескопические бетоно-литные трубы, используемые для сухих скважин. Секционные трубы должны иметь герметичные стыки.
На бетонолитной трубе закрепляют бункер, емкость которого
должна быть не меньше объема бетонолитной трубы. По мере за-
полнения скважины бетонной смесью трубу перемещают краном
вверх, обеспечивая непрерывность процесса бетонирования. Уровень
37
Рис. 2.7. Технологическая схема бетонирования сваи в скважине под защитой глинистого раствора:
I - обсадной патрубок; 2 - стакан для бункера; 3 - обсадная труба; 4 - бункер; 5 - отстойник; 6 — бадья; 7 - пульпа; 8 - опалубка оголовка
бетонной смеси в трубе во всех случаях должен быть выше уровня глинистого раствора в скважине, трубу заглубляют в бетонную смесь не меньше чем на 1 м.
В процессе бетонирования глинистый раствор вытесняется бетонной смесью по затрубному пространству к устью скважины, откуда отводится по лоткам в отстойник для очистки и повторного использования. При насыщении раствора цементом его сливают в отвал. При скорости восходящего потока глинистого раствора 0,6...0,7 м/с разбуренный грунт выносится на поверхность.
Бетонирование методом ВПТ ведут до выхода бетонной смеси на поверхность и затем удаляют загрязненный слой смеси. После удаления обсадного патрубка устанавливают опалубку и бетонируют оголовок сваи.
При выполнении работ недопустимы перерывы в бетонировании на срок, превышающий время начала схватывания бетона, возобновление работ без надлежащей подготовки поверхности затвердевшего бетона и удаления загустевшего глинистого раствора.
38
Перерывы на срок, меньший периода начала схватывания бетона без выемки трубы, не препятствуют продолжению работ, но перед последующим бетонированием сваи необходимо обеспечить циркуляцию глинистого раствора, например, прямой промывкой через трубу, опущенную до забоя. Циркуляция необходима для взвешивания глинистых частиц, выпадающих в осадок на дно, уменьшающих вертикальные и горизонтальные размеры уширения и создающих нежелательную прослойку между подошвой уширения сваи и грунтом, на который она должна быть посажена.
Для облегчения бетонирования свай бурение скважин следует вести с промывкой более легким и менее вязким раствором, который допустим для данных грунтов, а в отдельных случаях - водой.
2.1.3. Сваи в скважинах, пробуренных под защитой обсадной трубы
При изготовлении свай в водонасыщенных грунтах наиболее надежной защитой от обрушения стенок скважины является применение обсадных труб. Такие сваи были впервые предложены киевским инженером А. Э. Страусом в 1899 г. Скважины для свай бурили вручную под защитой постепенно наращиваемой металлической обсадной трубы диаметром 30...40 см. В зависимости от свойств грунта применялись буровые ложки (змеевики) или долота (желонки). Для подъема и опускания бурового инструмента над местом изготовления сваи устанавливали треногу на блоке (рис. 2.8). Второй конец троса наматывался на барабан лебедки.
Обсадная труба заглублялась по мере разработки грунта. Бурение скважин в песчаных и плывунных грунтах проводилось с помощью желонки, снабженной патроном. Назначение патрона - увеличить вес желонки и силу ее удара при падении.
При изготовлении свай Страуса скважины бурили с незначительным применением механизации, что ограничивало длину сваи, которая не превышала 10...12 м.
Дно скважины перед бетонированием зачищали ложкой. Бетонную смесь подавали бадьями с открывающимся дном. После загрузки очередной порции бетонную смесь тщательно трамбовали, одновременно извлекая трубу.
Для сохранения непрерывности ствола сваи обсадную трубу поднимали на высоту % бетонного слоя. Под действием трамбования ствол сваи расширялся, принимая неправильную форму. При этом толщина сваи в сечении получалась обратно пропорциональной
39
Рис. 2.8. Технологическая схема изготовления свай Страуса:
а — бурение скважины; б - подача бетонной смеси в трубу; в - трамбование бетонной смеси; 1 - желонка; 2 - тренога; 3 - обсадная труба; 4 - барабан; 5 - блок
плотности грунта. Диаметр сваи расширялся на 30...50% от диаметра обсадной трубы, соответственно увеличивался расход бетонной смеси, достигая иногда трехкратного объема. При изготовлении свай в сухом грунте применяли жесткие бетонные смеси, а при наличии
грунтовых вод - литые.
Трамбовать бетонную смесь в воде трудно, потому что движение трамбовок взмучивает воду, бе-
тонная смесь расслаивается, и в свае появляются прослойки из грязи.
Поэтому при изготовлении свай в водонасыщенных грунтах стали применять литой бетон, что позволило исключить расслоение бетона.
При наличии грунтовых вод обсадные трубы необходимо заполнять бетонной смесью за один прием на всю высоту. Бетонная смесь выходит из трубы при ее извлечении и под давлением вышележащего столба уплотняет грунт, заполняя всю скважину.
Сваи Страуса успешно применялись на ряде крупных строек в
годы первых пятилеток.
Одним из основных преимуществ свай Страуса является возможность погружения обсадной трубы без ударов и сотрясений. Это очень важно в тех случаях, когда свайные фундаменты возводят вблизи сооружений, чувствительных к динамическим воздействиям, а также внутри зданий.
К недостаткам свай Страуса относятся низкая производительность работ вследствие ручного бурения скважин и затрудненный контроль сплошности ствола при наличии подземных вод.
И хотя в настоящее время сваи Страуса в первоначальном виде не применяют, на их основе создано семейство более совершенных
40
свай. Со временем усовершенствовались оборудование для разработки скважин, способы погружения и извлечения обсадной трубы, подачи и уплотнения бетонной смеси.
Сваи в скважинах, пробуренных методом Келли под защитой обсадной трубы. Метод Келли предполагает разработку грунта буровым инструментом (коротким шнеком, ковшовым или колонковым буром), закрепленным на конце телескопической штанги (штанги Келли).
Обсадную трубу погружают с помощью вращения через закрепленный на трубе хомут и вдавливания гидравлическим домкратом. По мере погружения трубы из нее извлекают грунт и наращивают следующую секцию. Грунт разрабатывают коротким шнеком, закрепленным на конце телескопической штанги (рис. 2.9). Бетонную смесь подают в бетонолитную трубу из лотка автобетоносмесителя. Для предотвращения попадания воды в скважину стыки секций герметизируют картоном, пропитанным битумом. Толщина стенки трубы обычно составляет 4,0 мм. Скорость проходки скважины в значительной степени зависит от вида бурового инструмента.
Рис. 2.9. Бурение скважины под защитой обсадной трубы:
1 - обсадной стол; 2 - обсадная труба; 3 - короткий шнек; 4 - телескопическая штанга Келли; 5 - дрейтеллер; 6 - мачта; 7 - буровая установка «Бауэр»
41
Технология изготовления свай под защитой обсадной трубы включает:
1.	Установку буровой установки на место изготовления сваи (рис. 2.10, а).
2.	Посекционное погружение обсадной трубы на требуемую глубину; извлечение грунта из обсадной трубы (рис. 2.10, б).
3.	Извлечение шнека из обсадной трубы, зачистку забоя скважины от шлама с помощью ковшебура, погружение арматурного каркаса (рис. 2.10, в).
4.	Бетонирование сваи (рис. 2.10, г) методом вертикально перемещающейся трубы (ВПТ). Бетонолитную трубу собирают из секций и погружают в обсадную трубу на всю глубину.
5.	Извлечение обсадной трубы (рис. 2.10, д).
Рис. 2.10. Технологическая схема изготовления сваи в скважине, пробуренной под защитой обсадной трубы с помощью короткого шнека и телескопической штанги
Технология имеет ряд достоинств:
•	отсутствие динамических и вибрационных воздействий на грунт позволяет выполнять сваи вблизи существующих зданий и сооружений;
•	современное оборудование буровой установки позволяет контролировать процесс бурения, разбуривать и извлекать валуны;
•	заполнение скважины через бетонолитную трубу исключает образование шеек;
42
•	в процессе бурения осуществляется прямой контроль за соответствием фактических характеристик грунта заложенным в проекте;
•	возможность устройства уширения обеспечивает наиболее полное использование несущей способности грунтового основания сваи. Недостатком технологии является низкая производительность, поэтому проектные решения должны обеспечивать полное использование несущей способности свай по грунту. Кроме того, при прохождении водонасыщенных грунтов во избежание их выпора в скважину необходимо создавать грунтовую пробку большой длины или избыточное давление в скважине с помощью воды или глинистого раствора.
Для проходки скважин методом Келли широко используются установки вращательного бурения «Бауэр» и «СойлМек», технические характеристики которых даны в прил. 4 и 5.
Сваи в скважинах, пробуренных непрерывным проходным шнеком под защитой обсадной трубы. Эту технологию называют «Дабл Ротари» (от англ, double rotary - двойное вращение), FOW-систем (от англ, front-of-wall system) или VDW-систем (от нем. vor-der-wand system).
При изготовлении свай по технологии «Дабл Ротари» (рис. 2.11) скважины для свай бурят под защитой инвентарной обсадной трубы при одновременном правом вращении непрерывного проходного шнека внутри обсадной трубы и левом вращении трубы. На рис. 2.12 изображены буровая установка с рабочим органом для изготовления таких свай.
Рис. 2.11. Схема изготовления свай по технологии «Дабл Ротари»
43
Технология изготовления свай методом «Дабл Ротари» такова:
1.	Размещение буровой установки на точке бурения (см. рис. 2.11, а).
2.	Бурение скважины (см. рис. 2.11, б) на требуемую глубину с одновременным погружением непрерывного проходного шнека (правое вращение) и обсадной трубы (левое вращение).
3.	Бетонирование сваи через сердечник шнека с одновременным подъемом шнека и обсадной трубы (см. рис. 2.11, в).
4.	Извлечение грунта из обсадной трубы при левом вращении шнека (см. рис. 2.11, г).
5.	Погружение арматурного каркаса в скважину, заполненную бетонной смесью, с помощью вибратора, подвешенного к стреле крана (см. рис. 2.11, б).
6.	Формирование оголовка сваи для связи с ростверком (см. рис. 2.11, е).
Рис. 2.12. Установка с оборудованием для бурения скважин проходным шнеком под защитой обсадной трубы:
1 - непрерывный проходной шнек; 2 - обсадная труба; 3 - лебедка, обеспечивающая подачу бурового инструмента вниз; 4 - стандартная мачта буровой установки; 5 - вращатель шнека; 6 - вращатель обсадной трубы; 7 - патрубок для подачи бетонной смеси в сердечник шнека; 8 - гусек; 9 - шасси
44
Перечислим преимущества технологии:
•	технология применима для всех видов дисперсных грунтов (несвязных плотных грунтов, илов, твердых глин);
•	отсутствие шума и значимых вибрационных воздействий (это позволяет устраивать сваи вблизи существующих зданий);
•	высокая производительность за счет извлечения грунта непрерывным шнеком;
•	высокое качество заполнения скважины бетоном, обусловленное подачей бетонной смеси под давлением;
•	возможность контроля параметров бурения бортовым компьютером.
Параметры проходки скважин по технологии «Дабл Ротари» с помощью бурового оборудования и установок «Бауэр» приведены в прил. 4 (табл. П.4.3).
2.1.4. Сваи с уширениями
Способы образования уширения. Для образования уширения поперечного сечения сваи используют различные способы. К ним относятся разбуривание, вдавливание или раскатывание грунта, обработка бетонной смеси электрическими разрядами. Уширение пяты сваи может быть также создано в результате взрыва заряда или трамбования жесткой бетонной смеси в забое скважины.
Разбуривание предусматривает образование уширения в скважине за счет срезания грунта специальным снарядом - уширителем. Уширитель имеет ножи, которые при его вращении срезают грунт. Срезаемый грунт попадает в грунтосборник уширителя и извлекается из скважины на поверхность.
На рис. 2.13, а изображен бур-расширитель, который представляет собой цилиндр с выдвижными лопастями. Диаметр цилиндра соответствует диаметру скважины под сваю. Две режущие лопасти смонтированы внутри цилиндра и соединены между собой системой рычагов. После того как скважина для сваи готова, в нее опускают бур-расширитель, закрепленный на конце буровой штанги. Во время погружения режущие лопасти находятся внутри цилиндра. Как только цилиндр опирается на дно скважины, к буровой штанге прикладывают вдавливающее усилие. Буровая штанга давит на систему рычагов и режущие лопасти расходятся в стороны, выходя за пределы цилиндра. Затем к буровой штанге прикладывают крутящий момент, под действием которого начинается вращение бура. При вращении грунт срезается и попадает в цилиндр. После заполнения цилиндра его извлекают на поверхность и разгружают.
45
Вдавливаемые уширения создают за счет впрессовывания грунта в стенки скважины плитами-штампами уширителя (рис. 2.13, б). Также используют оболочки, которые при нагнетании в них цементного раствора под давлением расширяются в объеме.
Рис. 2.13. Приспособления для уширения скважин разбуриванием (а) и статическим вдавливанием (б) грунта:
1 - цилиндр бура-расширителя; 2 - лопасть; 3 - электрический мотор установки лучевидного уширения скважин; 4 - опорная рама; 5 - шток; 6 - плиты-штампы
При образовании уширения раскатыванием нагрузку на грунт передают перекатывающиеся ролики специальных снарядов. Эти снаряды используют как сменные рабочие органы установок вращательного бурения. На рис. 2.14 представлен раскатывающий уширитель скважин УРС-1М, разработанный в Казахстанском проектнотехнологическом институте фундаментостроения. Он позволяет выполнять уширения диаметром 1200 мм на любой глубине скважины диаметром 600 мм. Уширитель УРС-1М включает квадратную штангу, проходящую сквозь отверстие в буровом ставе, и шарнирную систему с двумя парами роликов - раскатывающих и прикатывающих. Шарнирная система имеет также опорные катки, перемещающиеся по направляющим обоймы, сквозь которую проходит штанга. Для перемещения прикатывающих роликов применены шарнирносвязанные рычаги, раскрывающиеся при перемещении бурового става вниз под действием осевого усилия. Обойма имеет две пары сухарей, фиксирующих ее на штанге во время работы уширителя и фиксирующих штангу в буровом ставе при извлечении уширителя из скважины. Ось шарнирной системы совместно с втулкой может
46
Рис. 2.14. Конструкция снаряда для уширения скважин раскатыванием:
1 - диск; 2 - сухари штанги; 3 — рычаг шарнира; 4 - обойма; 5 - коромысла шарнира; 6 — опорный каток; 7 - втулка; 8 - буровой став; 9 - затвор; 10 -ось; 11 - шарнирная система; 12 - раскатывающие ролики; 13 - прикатывающие ролики; 14 - сухари обоймы; 15 — штанга; 16 - центрирующая опора
продольно перемещаться относительно обоймы и штанги. Втулка посредством затвора соединена с буровым ставом.
Сваи с лучевидным уширением. Лучевидные уширения свай могут быть получены разбуриванием или вдавливанием грунта. Для разбуривания используют буры-расширители (см. рис. 2.13, а) или уширители пантографного типа. Вдавливание грунта в стенки скважины выполняют специальными снарядами, снабженными плитами-штампами (см. рис. 2.13, б).
Пантографный уширитель (рис. 2.15) состоит из режущего механизма и грунтосборника. Режущий механизм представляет собой
Рис. 2.15. Разбуривание грунта уширителем пантографного типа:
а - положение уширителя в скважине до разбуривания грунта; б - то же после разбуривания; 1 - скважина; 2 -режущие ножи уширителя; 3 - грун-тосборник; 4 — штанга; 5 - уширение
47
систему с шарнирно-соединенными лопастями, закрепленную на конце буровой штанги. После погружения уширителя в забой скважины к буровой штанге прикладывают вдавливающее усилие, под действием которого режущие лопасти наконечника раздвигаются. Затем, вращая штангу, начинают резание грунта. Для отбора срезаемого грунта под режущим механизмом монтируется цилиндрическая бадья. Днище бадьи имеет зачистные ножи.
Недостатком буров-расширителей и пантографных уширителей является цикличность процесса, при котором до 30% времени занимают спускоподьемные работы.
Сваи с камуфлетной пятой. При взрывном способе уширение полости в скважине образуется в результате камуфлетного взрыва. Размеры полости зависят от свойств грунта, количества и вида
взрывчатого вещества.
Уширение основания свай камуфлетным взрывом впервые было осуществлено Вильгельми в 1901 г. Скважины для свай Вильгельми проходили под защитой обсадной трубы. После извлечения из трубы грунта в забой скважины опускали заряд взрывчатого вещества и скважину заполняли бетонной смесью. Обсадная труба выполняла роль забойки. В результате взрыва образовывалась уширенная полость. Затем заканчивали бетонирование сваи и извлекали обсадную трубу.
Рис. 2.16. Технологическая схема А. А. Луги для изготовления свай с камуфлетной пятой:
1 - полая оболочка; 2 - конический наконечник; 3 - взрывная сеть; 4 - заряд взрывчатого вещества; 5 - бетонная смесь; 6 — камуфлетное ушире ние; 7 - арматурный каркас; 8 - свая
Чтобы исключить трудоемкую операцию по удалению грунта из обсадной трубы, А. А. Луга в 1941 г. предложил другой способ изготовления сваи с камуфлетным уширением. Согласно предложенной технологии в грунт погружали металлическую оболочку с закрытым концом, а заряд помещали в центр конического наконечника оболочки (рис. 2.16). При расчете заряда А. А. Луга дополнительно учитывал необходимость взрыва наконечника оболочки. Взрыв производился после заполнения оболочки бетонной смесью. Далее в скважину погружали каркас и заполняли оставшуюся часть скважины бетонной смесью. Эти сваи
48
применялись в нашей стране в середине XX в. при сооружении опор мостов как сваи глубокого заложения.
Со временем технология претерпела некоторые изменения в зависимости от способности грунта держать стенку скважины, глубины заложения, материалов и конструкции сваи, однако принципиальная последовательность выполнения работ осталась прежней.
Буроопускные сваи с камуфлетной пятой. Для повышения надежности буровой сваи в скважину, частично заполненную бетонной смесью, после взрыва погружают сваю заводского изготовления. Последовательность работ по изготовлению таких свай показана на рис. 2.17.
Камуфлетное уширение рекомендуется выполнять, когда нижняя часть сваи находится в устойчивом связном грунте. В несвязных и малосвязных грунтах обязательна обсадка скважин инвентарными трубами. Обсадные трубы следует опускать не на всю глубину скважины, а на 0,8... 1,2 м выше забоя во избежание деформации конца трубы во время взрыва. Камуфлетное уширение невозможно в водонасыщенных пылеватых песках, текучих и текучепластичных глинистых грунтах, а также в крупнообломочных и скальных грунтах.
Преимуществом технологии является повышение несущей способности свай за счет камуфлетного уширения, увеличивающего площадь опирания сваи на грунт.
Технология имеет ряд недостатков, которые значительно снижают область применения свай камуфлетным уширением. Так, например, их нельзя использовать в условиях стесненной застройки и вблизи взрывоопасных производств. Для хранения взрывчатых веществ на строительной площадке необходимо создание склада. Технология не позволяет осуществить надежный контроль качества изготовления камуфлетного
Рис. 2.17. Технологическая схема изготовления буроопускных свай с камуфлетным уширением:
1 - заряд; 2 ~ провод к подрывной машине; 3 - обсадная труба; 4 - воронка; 5 - бетонная смесь; 6 - бадья; 7 - камуфлетное уширение; 8 - вибропогружатель; 9 - железобетонная свая
4 Заказ 598
49
уширения. После взрыва возможно обрушение верхних сводов уширения и расслоение бетонной смеси. Для изготовления свай с камуфлетным уширением необходимо разрешение на взрывные работы, которые должна выполнять специализированная организа
ция.
Сваи, изготавливаемые с использованием разрядно-импульсной технологии. Применение способа электрозарядной технологии в геотехнике для уплотнения водонасыщенных песков, супесей и лессовидных суглинков предложил Г. М. Ломизе. Большой вклад в решение проблемы уплотнения водонасыщенных песков мгновенным динамическим воздействием внес П. Л. Иванов. Основы техно
логии изготовления сваи с использованием электрогидравлического эффекта были разработаны в Ленинградском инженерно-строительном институте в 1978-1981 гг.
Сущность разрядно-импульсной технологии заключается в том, что скважину, заполненную мелкозернистым бетоном или цементным раствором, обрабатывают серией высоковольтных электрических разрядов. При этом возникает электрогидравлический эффект, в результате которого формируются ствол сваи или корень анкера, цементируется и уплотняется окружающий грунт. Первоначальный диаметр скважины (130...300 мм) в результате обработки расчетной серией разрядов может быть увеличен более чем в 2 раза, в зависимости от энергии, подаваемой в скважину, и гидрогеологических условий площадки. Окружающие грунты уплотняются, а пористость в зоне воздействия ударного импульса снижается.
Для обработки бетонной смеси или цементного раствора элек-
трическими разрядами используют генератор импульсных токов (ГИТ), включающий трансформатор, выпрямитель, накопитель энергии, коммутатор и блок управления. Генератор соединяют с излучателем энергии, установленным в скважине, заполненной бетонной смесью (рис. 2.18). Разряд создают следующим образом. Электрическая энергия постоянного тока напряжением 220...380 В повышается до 10 кВ. Электрическая энергия постоянного тока и
высокого напряжения накапливается в накопителе энергии, который представляет собой блок конденсаторных батарей. Эту энергию направляют к излучателю, погруженному в бетонную смесь или цементно-песчаный раствор. При подаче электроэнергии на
электроды излучателя в межэлектродном промежутке создается высокая плотность энергии и происходит пробой с образованием плазменного канала разряда, где за 10А..10’5 с повышается темпе-
50
ратура до 104...105 оС и давление до 108... 1013 Па. При этом в окружающей среде образуются и распространяются волны сжатия. На этой стадии происходит преобразование запасенной электрической энергии в энергию электродинамических возмущений, что приводит к расширению канала разряда в парогазовую полость. Когда давление в полости станет меньше гидростатического давления бетонной смеси, начинается схлопывание полости. После разряда оценивают степень уплотнения грунта по осадке бетонной смеси относительно устья скважины.
Для изготовления свай и уплотнения грунта используют энергию электрического разряда 20...60 кДж на импульс, а
Рис. 2.18. Формирование уширения сваи с использованием разрядноимпульсной технологии:
1 - машина для подачи бетонной смеси; 2 - генератор импульсных токов;
3 - скважина до обработки; 4 - зона цементации грунта; 5 - зона уплотнения грунта; 6 - камуфлетное уширение в основании сваи; 7 - излучатель
частоту разрядов 3...20 импульсов в минуту. При цементации контактной зоны «фундамент - основание» энергию электрического
разряда назначают от 5 до 15 кДж.
При использовании энергии разрядных импульсов до 60 кДж динамические воздействия, возникающие за пределами зоны обработки, незначительны и не оказывают вредного воздействия на усиливаемые конструкции и стоящие рядом здания. Разрядноимпульсная технология экологически безвредна; позволяет выполнять сваи и анкера различной формы, с уширением в одном или не
скольких уровнях.
Изготовленные по этой технологии сваи получили сокращенное наименование «сваи РИТ». Инструкция по использованию разрядно-импульсной технологии при изготовлении свай разработана НИИОСП им. Герсеванова в 1993 г. В 1997 г. выпущены «Рекомендации по применению буроинъекционных свай», в которых регламентированы технология устройства и методика расчета данных свай.
4*
51
Технология изготовления свай РИТ включает следующие операции:
1.	Бурение скважины.
2.	Заполнение скважины бетонной смесью или цементным раствором.
3.	Обработка бетонной смеси или цементного раствора с использованием электроразрядной технологии на необходимых глубинах.
4.	Погружение арматурного каркаса в скважину.
Преимущества разрядно-импульсной технологии:
•	применение легких малогабаритных установок позволяет вести работы из подвала (высотой не менее 2,4 м), цокольного или первого этажей, не создавая неудобств жителям вышележащих этажей и окружающих зданий;
•	возможна проходка без обсадных труб в неустойчивых грунтах при оплывании стенок скважины.
Несущая способность свай РИТ в 1,5...2,5 раза выше, чем у буровых свай, изготовленных с использованием традиционных технологий.
Высокая несущая способность свай РИТ обусловлена расширением ствола сваи; уплотнением грунта вокруг ствола и под пятой сваи; частичной цементацией песчаных грунтов вокруг ствола.
Сопротивление грунта под пятой сваи увеличивается в 1,3...2,0 раза, а по боковой поверхности - в 1,2...1,5 раза.
Одна из разновидностей электроразрядной технологии - магнитно-импульсная обработка бетонной смеси, которая позволяет существенно повысить прочность и однородность мелкозернистого бетона, качество и надежность сваи.
Сваи РИТ с успехом применяются при реконструкции существующих и строительстве новых зданий и сооружений. Рекомендуемый наклон свай к вертикали не более 20°.
Область применения свай РИТ:
1.	Возведение свайных фундаментов при новом строительстве в стесненных условиях в непосредственной близости от существующих зданий.
2.	Возведение ограждающих конструкций, аналогичных стенкам из касательных свай и стенам в грунте.
Использование свай РИТ в ограждающих конструкциях позволяет при минимальном извлечении грунта при бурении получить конструкцию, по жесткости и проницаемости практически не усту
52
пающую стене в грунте и способную, кроме того, нести достаточно большую вертикальную нагрузку. Благодаря тому, что грунт вокруг свай уплотняется, а пески к тому же и цементируются, появляется возможность устройства свай на относительно большом расстоянии друг от друга.
3.	Усиление существующих фундаментов путем передачи на сваи всей или части нагрузки от сооружения при изменении архитектурно-планировочных и конструктивных решений существующих зданий (надстройке, увеличении пролетов и нагрузок, увеличении высоты подвального этажа).
В случае необходимости разрядно-импульсная технология может быть использована для цементации кирпичной и бутовой кладки фундаментов, при этом энергию электрического разряда назначают в диапазоне от 0,3 до 1,5 кДж, а частоту разрядов - от 10 до 150 в минуту.
При усилении существующих фундаментов конструктивные решения аналогичны тем, что используются для буроинъекционных свай. Конструктивные решения устройства свай РИТ при новом строительстве особенностей не имеют. Отличительной чертой применения свай РИТ в новом строительстве и при усилении существующих фундаментов является возможность получения высокой несущей способности сваи при минимальных буровом диаметре и длине. Несущая способность свай с буровым диаметром 150...250 мм не меньше, чем у забивных свай сечением 300x300 мм той же длины.
2.2. Набивные сваи
Набивные сваи бетонируют в скважинах, образованных в результате принудительного вытеснения грунта. Скважины могут быть выполнены пробивкой, раскатыванием, статическим или вибрационным продавливанием грунта.
Для пробивки, статического или вибрационного продавливания грунта используют сердечники или трубы с закрытым нижним концом. В зависимости от способа образования скважины сердечники и трубы заглубляют с помощью вибропогружателей, сваебойных или сваевдавливающих установок.
Раскатывание (винтовое продавливание) скважины выполняют
путем ввинчивания в грунт спиралевидного снаряда или трубы,
нижний конец которой закрыт оставляемым в грунте винтовым на-
конечником.
53
Возможность применения того или иного способа образования скважины для набивных свай должна быть установлена на стадии инженерно-геологических изысканий. В табл. 2.1 указана область применения различных способов образования скважин для набивных свай в зависимости от грунтовых условий.
Таблица 2.1
Способы образования скважин для набивных свай в зависимости от грунтовых условий
Способ образования скважины	Грунтовые условия	
	Глинистые грунты с показателем текучести IL	Пески
Статическое продавливание	h > 0,3	’—
Раскатывание	h > 0,2	Пылеватые слабые водонасыщенные
Вибрационное продавливание	h > 0,6	Слабые водонасыщенные
Пробивка	Il > 0,3	Мелкие и средней крупности
Инженерно-геологические изыскания должны выявить наличие или отсутствие в основании грунтов, способных к перемятию при раскатывании и статическом продавливании или к расструктурива-нию при пробивке и вибрационном продавливании. Перемятое и расструктуривание сопровождаются резким снижением механических свойств — снижением прочности и повышением сжимаемости грунтов.
При наличии тиксотропных грунтов следует определять их чувствительность к нарушению структурных связей, т.е. степень снижения механических (прочностных и деформационных) характеристик грунтов и несущей способности свай в результате проходки скважины. Также должны быть определены время восстановления структурных связей и степень возрастания прочности грунта.
В случае залегания большой толщи песчаных грунтов необхо-
димо оценить степень их уплотнения в результате пробивки или
вибрационного продавливания скважины.
2.2.1. Сваи в скважинах, образованных пробивкой
Сваи в скважинах, образованных забивкой сердечников
Сваи «Компрессоль» разработаны французским инженером Дюлаком в 1900 г. Технология изготовления таких свай включает три операции (рис. 2.19). Скважину для сваи выполняют путем сбрасывания тяжелой чугунной трамбовки конической формы. После достижения требуемой глубины забой скважины заполняют щебнем или жесткой бетонной смесью и трамбуют, получая уширение нижней части ствола сваи. Затем оставшуюся часть скважины заполняют бетонной смесью и уплотняют ее трамбовкой с плоской рабочей поверхностью.
Поскольку технология изготовления свай «Компрессоль» не предполагала применение обсадных труб, ее использовали в связных грунтах, способных сохранять стенки скважин вертикальными.
Сваи в скважинах, образованных забивкой инвентарных труб, нижний конец которых закрыт оставляемым в грунте башмаком
Сваи «Симплекс» - сваи с забивной оболочкой, извлекаемой из грунта, разработаны конструктором Франком Шуманом и применены впервые в США в 1903 г. На рис. 2.20 показана последовательность работ по изготовлению этих свай.
Рис. 2.19. Технологическая схема изготовления сваи «Компрессоль»:
1 - конус для пробивки скважины; 2 -скважина; 3 - трамбовка; 4 - бетонная смесь; 5 - щебень или жесткая бетон-
ная смесь
Рис. 2.20. Технологическая схема изготовления свай «Симплекс»:
1 - молот; 2 - обсадная труба; 3 - башмак; 4 - бадья с открывающимся днищем; 5 - трамбовка; 6 - свая
55
Технология изготовления набивных свай «Симплекс» включает:
1.	Забивку в грунт толстостенной обсадной трубы диаметром 400 мм, низ которой закрыт литым чугунным башмаком (см. рис. 2.20, а).
2.	Подачу бетонной смеси порционно в обсадную трубу при помощи бадьи со створчатым днищем (см. рис. 2.20, б).
3.	Трамбование бетонной смеси при помощи трамбовки с одновременным выдергиванием обсадной трубы (см. рис. 2.20, в).
4.	Извлечение обсадной трубы; формирование оголовка сваи (см. рис. 2.20, г).
Сваи «Харлей Эббот» отличаются от свай «Симплекс» уширенным основанием. В обсадную толстостенную трубу диаметром 40 см вставляют сердечник, выступающий вниз за трубу на 1,25... 1,50 м. Уширенная голова сердечника опирается на обсадную трубу. Энергия удара через уширенный оголовок передается на об-
Рис. 2.21. Технологическая схема изготовления свай «Харлей Эббот»: 1 - оголовок сердечника; 2 - обсадная труба; 3 - сердечник; 4 - бетонная смесь;
5 - свая
садку.
Технология устройства набивных свай «Харлей Эббот» включает:
1.	Забивку в грунт сердечника (рис. 2.21, а).
2.	Извлечение сердечника; подачу в трубу порции бетонной смеси; приподнятие трубы (рис. 2.21, б).
3.	Формирование уширения ударами сердечника по бетонной смеси (рис. 2.21, в).
4.	Окончание бетонирования; извлечение обсадной трубы; формирование оголовка сваи (рис. 2.21, г).
Сваи «Франкиньоль», созданные во Франции в 1909 г., вскоре стали широко применяться (рис. 2.22). Обсадная труба состоит из концентрических звеньев, вставленных друг в друга. Длина звеньев 3...6 м при диаметре 40...70 см. Специальные муфты, не мешая телескопическому передвижению звеньев, предохраняют их от разъединения.
Трубу забивают с помощью наконечника со стержнем, по которому, как по направляющей, ходит молот.
56
д е
Рис. 2.22. Технологическая схема изготовления свай «Франкиньоль»:
1 - наконечник; 2 - первое звено обсадной трубы; 3 - второе звено обсадной трубы; 4 - молот; 5 - направляющий стержень; 6 - трамбовка; 7 - свая
Технология изготовления свай «Франкиньоль» включает:
1.	Забивку первого звена обсадной трубы (см. рис. 2.22, а).
2.	Забивку второго звена обсадной трубы (см. рис. 2.22, б).
3.	Извлечение молота вместе с наконечником из обсадной трубы и начало бетонирования (см. рис. 2.22, в).
4.	Трамбование бетона в трубе, которая несколько поднимается вверх, бетон под давлением от трамбования впрессовывается в грунт, уширяя сечение сваи. Трамбов
ка ходит по направляющему стержню, который постепенно заделывается в бетоне, а нижнее звено обсадной трубы поднимается вверх с помощью тяжей, нижние крючья вставлены в отверстия обсадной трубы (см. рис. 2.22, г).
5.	Извлечение нижнего звена обсадной трубы и начало бетонирования следующего звена (см. рис. 2.22, Э).
6.	Окончание бетонирования; извлечение всех звеньев обсадной трубы из грунта; формирование оголовка сваи (см. рис. 2.22, е).
Сваи «Ридлей» - сваи, состоящие из железобетонной стойки и бетонной монолитной оболочки (рис. 2.23).
Рис. 2.23. Технологическая схема изготовления свай «Ридлей»:
1 - обсадная труба; 2 - башмак с муфтой; 3 - железобетонная стойка; 4 - бетонная смесь;
5 - уширение на стойке
57
Технология изготовления свай «Ридлей» включает:
1.	Забивку в грунт толстостенной обсадной трубы с литым башмаком и муфтой (см. рис. 2.23, а).
2.	Подачу литого бетона в обсадку; вдавливание железобетонной стойки в скважину, заполненную бетонной смесью (см. рис. 2.23, б).
3.	Извлечение трубы; погружение стойки на башмак, сопровождающееся распределением бетонной смеси по стенкам скважины (см. рис. 2.23, в). Для предотвращения выхода бетонной смеси из скважины на стойке имеется уширение.
Сваи «Макартура» без оболочки изготовляют забивкой стальных труб диаметром 35 см вместе с наконечником. Бетонирование ведут с одновременным извлечением трубы. Сердечник с молотом, опущенный на бетонную смесь, обеспечивает плотность укладки и необходимый контакт бетона с окружающим грунтом. Уширение основания достигается трамбованием бетонной смеси. Такие сваи выполняют длиной до 18 м.
Частотрамбованные сваи. Скважины для частотрамбованных свай образуют забивкой в грунт толстостенной обсадной трубы, свободно опертой на чугунный башмак.
После забивки обсадной трубы до проектной отметки молот поднимают, а в трубу опускают арматурный каркас и бетонируют сваю.
Бетонную смесь подают в бадьях емкостью 0,4...0,5 м3 и загружают в трубу для изготовления всей сваи сразу или в 2...3 приема. После загрузки каждой порции трубу извлекают на некоторую высоту под действием частых ударов молота. Чередующиеся удары молота вверх по тяговой конструкции, присоединенной к трубе, и вниз по трубе способствуют ее извлечению.
Высота подъема трубы от удара молота вверх примерно в 1,5...2 раза больше глубины ее погружения от последующего удара вниз. Удары, направленные вниз, передаются через трубу на бетонную смесь, вышедшую из нее под действием собственного веса в скважину. При трамбовании бетонной смеси образуется волнистая боковая поверхность сваи, повышающая ее несущую способность. В некоторых случаях она превосходит несущую способность обычных забивных железобетонных свай.
При извлечении трубы ее нижний конец должен быть постоянно
заглублен в бетонную смесь на 2 м.
Технологическая последовательность изготовления частотрам-
бованных свай показана на рис. 2.24.
58
Рис. 2.24. Технологическая схема изготовления часто-трамбованных свай:
а - забивка в грунт трубы с теряемым башмаком; б - погружение арматурного каркаса; в - бетонирование сваи; г - извлечение трубы с одновременным трамбованием бетонной смеси; 1 - копер; 2 - молот; 3 - обсадная труба; 4 - чугунный башмак; 5 - арматурный каркас; 6 - бадья; 7 - воронка
Сваи «Вибрекс» и «Супер-Вибрекс». Изготовление свай по технологиям «Вибрекс» и «Супер-Вибрекс» включает забивку инвентарной обсадной трубы и ее извлечение при помощи вибратора. Скважину под сваю выполняют за счет вытеснения грунта при забивке инвентарной трубы, нижний конец которой закрыт оставляемым в грунте плоским башмаком.
Технология изготовления сваи «Вибрекс» включает:
1.	Перемещение установки к месту будущей сваи. Установку плоского теряемого башмака. Герметичное соединение башмака и трубы (рис. 2.25, а).
2.	Погружение трубы с закрепленным башмаком при помощи дизельного или гидравлического молота на проектную отметку (рис. 2.25, б).
3.	Погружение арматурного каркаса внутрь трубы (рис. 2.25, в).
4.	Заполнение трубы бетонной смесью (рис. 2.25, г).
5.	Захват верхней свободной части трубы зажимным механизмом гидравлического кольцевого вибратора, закрепленного на мачте установки. Плавное извлечение трубы из грунта вибратором с одновременным уплотнением бетонной смеси под воздействием вибрации трубы (рис. 2.25, (Э).
59
Технология «Супер-Вибрекс» (в отличие от «Вибрекс») предусматривает уширение пяты сваи, диаметр которого обычно составляет от 1,5 до 3 диаметров ствола сваи. Технология изготовления свай «Супер-Вибрекс» включает:
1, 2, 3, 4. Эти операции аналогичны первым четырем операциям при изготовлении свай «Вибрекс» (рис. 2.25, а-г).
5.	Захват верхней свободной части трубы при помощи зажимного механизма гидравлического кольцевого вибратора, закрепленного на мачте установки; виброизвлечение трубы на высоту до двух метров от ранее достигнутой проектной отметки острия сваи (рис. 2.25, д).
6.	Повторная добивка верхней части трубы при помощи молота; в результате уплотнения бетонной смеси формируется уширение основания сваи (рис. 2.25, е).
7.	Окончательное извлечение трубы вибратором (рис. 2.25, ж).
Рис. 2.25. Технологические операции по изготовлению свай «Вибрекс» (а-д) и «Супер-Вибрекс» (а-ж):
1 - обсадная труба; 2 - молот; 3 - плоский башмак; 4 - арматурный каркас; 5 - вибратор; б - уширенная пята сваи
Для изготовления свай «Вибрекс» и «Супер-Вибрекс» исполь-
зуют установки «Фундекс» (F12S, F12SE, F15, F16, F2800, F3500),
оборудованные молотами и специальными вибраторами с кольце-
60
выми обхватами обсадной трубы. Такие установки выполняют вертикальные и наклонные сваи с уклоном 4:1 от себя (вперед) и 3:1 под себя (назад) с одной позиции стоянки установки. Технические характеристики установок и оборудования для изготовления свай «Вибрекс» и «Супер-Вибрекс» приведены в прил. 8. Максимальная длина сваи составляет 37 м. Диаметр ствола сваи может быть 273, 324, 356, 406, 456, 508, 556, 610 и 711 мм (табл. 2.2).
Стандартные диаметры башмаков для свай «Вибрекс» и «Супер-Вибрекс»
Таблица 2.2
Диаметр ствола сваи, мм	Диаметр башмака, мм	Диаметр ствола сваи, мм	Диаметр башмака, мм
273 324 356 406 457	324 356 406 457 508	508 558 610 711	558 610 660 761
К преимуществам технологий «Вибрекс» и «Супер-Вибрекс» относятся:
•	высокая несущая способность свай;
•	качественное формирование ствола сваи за счет уплотнения бетонной смеси при виброизвлечении;
•	отсутствие шлама и необходимости вывозить грунт;
•	возможность изготовления наклонных свай;
•	высокая производительность.
Технологии «Вибрекс» и «Супер-Вибрекс» используют на строительных площадках, где допускается работа ударных механизмов.
Сваи в скважинах, образованных забивкой оболочек, оставляемых в грунте
Сваи Штерна являются прототипом ряда свай, бетонируемых в забитой в грунт неизвлекаемой металлической оболочке.
До забивки оболочки в грунт в нее помещают сплошной деревянный сердечник со сквозным продольным отверстием (рис. 2.26, а). В отверстие вставляют металлический стержень диаметром 40 мм с якорем на конце. После забивки оболочки с сердечником на проектную глубину из нее извлекают сердечник с помощью металлическо-
61
Рис. 2.26. Конструкции свай Штерна (а) и Маста (б):
7 - металлическая оболочка; 2 - деревянный сердечник; 3 - металлический стержень; 4 - якорь; 5 - усиленный наконечник
Рис. 2.27. Конструкция сваи Пир-лесса:
1 - сердечник; 2 - муфта; 3 - бетонное кольцо
го стержня. Затем оболочку заполняют бетонной смесью.
Сваи Маста являются разновидностью свай Штерна и имеют усиленный наконечник на оболочке (рис. 2.26, б).
Преимуществами свай в неизвлекаемых оболочках являются гарантия сплошности ствола сваи, изоляция ствола от агрессивных вод, возможность бетонирования сваи спустя значительное время после забивки оболочки.
К недостаткам свай Штерна следует отнести смятие оболочки и недостаточную их жесткость, из-за которых возникают трудности с извлечением деревянного сердечника. В настоящее время сваи Штерна и Маста не применяют.
Сваи Пирлесса состоят из литого металлического башмака и железобетонных колец, заполненных бетонной смесью (рис. 2.27). Погружение колец в грунт осуществляется во время забивки сердечника, которым служит толстостенная стальная труба. После погружения колец на необходимую глубину сердечник извлекают, а внутреннюю полость заполняют бетонной смесью.
Преимуществом свай Пирлесса является более высокая несущая способность по сравнению со сваями в металлических оболочках. Это обусловлено тем, что трение о грунт бетонной оболочки больше, чем у металлической оболочки.
62
Сваи Раймонда предложены в Польше в 1901 г. Они состоят из забитой в грунт металлической оболочки конической формы, заполненной бетонной смесью (рис. 2.28).
Рис. 2.28. Конструкции сердечника (а) и сваи Раймонда (б):
1 - оболочка сердечника; 2 - оболочка сваи; 3 — стержень сердечника; 4 — секции оболочки сваи
Металлическая оболочка сваи состоит из нескольких секций, вставляемых друг в друга. Секции оболочки выполнены из листовой стали толщиной 1,0... 1,5 мм. По внешней поверхности секций приварена спиральная обмотка из шестимиллиметровой проволоки для повышения жесткости оболочки.
Оболочка забивается в грунт с помощью пустотелого конического сердечника. Сердечник представляет собой оболочку, разрезанную вдоль на три части. В сердечник вставляется стержень конической формы с клинообразными приливами и кулачками. При ударах молота по стержню приливы и кулачки распирают оболочку сердечника, благодаря чему он плотно прилегает к оболочке сваи. После достижения проектной глубины стержень вынимается, разрезные секции оболочки сердечника сдвигаются. Затем сердечник извлекают из оболочки сваи и выполняют ее бетонирование.
63
Сваи е скважинах, образованных забивкой инвентарных труб, нижний конец которых закрыт бетонной пробкой
Сваи «Франки». В настоящее время для устройства скважин под сваи широко применяют инвентарные обсадные трубы, нижний конец которых при погружении закрывается чугунным или железобетонным теряемым башмаком. При подъеме трубы башмак остается в грунте, образуя пяту сваи. В сваях «Франки» роль башмака выполняет бетонная пробка, которая заполняет нижний конец обсадной трубы. Погружение трубы в грунт производится сильными ударами по бетонной пробке специальной трамбовкой. На проектной отметке трубу удерживают тросами от дальнейшего погружения, а пробка частично выбивается в грунт, образуя уширенную грушевидную пяту в 1,5.. .2,0 диаметра трубы.
Для изготовления свай используют трубы диаметром от 248 до 600 мм с толщиной стенки 32 мм.
Технология изготовления свай «Франки» такова (рис. 2.29). Обсадную трубу устанавливают на точку предполагаемого изготовления сваи и подают в нее около 200 л жесткого бетона. Уплотняют бетонную смесь ударами трамбовки в бетонную пробку. Бетонная
Рис. 2.29. Технологическая схема изготовления свай «Франки»:
1 - обсадная труба; 2 - бетонная пробка; 3 - трамбовка; 4 - уширенная пята сваи; 5 - трос
64
пробка, заклиниваясь в трубе, тянет за собой трубу при последующих ударах молота и погружает ее в грунт.
После достижения проектной глубины обсадную трубу подтягивают тросами, спускают в нее дополнительную порцию жесткого бетона и ударами трамбовки выбивают пробку. Втрамбовываясь в грунт, пробка образует уширенную пяту сваи. Затем в трубу опускают арматурный каркас.
Бетонирование ствола осуществляют одновременно с извлечением обсадной трубы.
2.2.2. Сваи в скважинах, образованных вибрационным продавливанием
*
Вибронабивные сваи, предложенные Е. М. Перлеем и А. М. Ру-кавцовым, начали применять в отечественном строительстве с 1960 г.
Технология изготовления вибронабивных свай с уширенной пятой включает следующие операции:
1.	Вибропогружение инвентарной стальной трубы, закрытой снизу теряемым башмаком (рис. 2.30, а).
2.	Заполнение трубы литой бетонной смесью на высоту 0,8... 1,0 м (рис. 2.30, б).
3,	4. Образование уширенной пяты при помощи трамбовки, соединенной с вибропогружателем (рис. 2.30, в, г).
5. Погружение арматурного каркаса (рис. 2.30, д).
6. Заполнение трубы бетонной смесью и последующее извлечение трубы вибропогружателем, подвешенным к стреле самоходного крана (рис. 2.30, в).
Рис. 2.30. Технологическая схема изготовления вибронабивных свай с уширенной пятой:
1 - теряемый железобетонный башмак; 2 - инвентарная стальная труба; 3 - вибропогружатель; 4 — воронка; 5 — трубчатая трамбовка; б - арматурный каркас; 7 - уширенная пята
а б в г д е
5 Заказ 598
65
Вибрирование позволяет применять жесткие смеси, что обеспечивает высокое качество ствола сваи и сокращает расход бетона.
Для изготовления вибронабивных свай можно использовать, например, многофункциональные установки «Либхерр» с вибропогружателями «Пайлинг энд Вибро Экипмент» (см. прил. 7).
2.2.3. Сваи в раскатанных скважинах
Сваи, изготавливаемые с использованием спиралевидных снарядов (drilled displacement piles). Скважины для таких свай выполняют без извлечения грунта, за счет его вытеснения в горизонтальном направлении снарядом (рис. 2.31), который представляет собой конус или цилиндр переменного сечения с винтовой лопастью. Снаряд (soil displacement auger (SDA) - от англ, шнек, вытесняющий грунт) закрепляют на конце буровой трубы, диаметр которой меньше максимального диаметра снаряда.
При погружении снаряда грунт вытесняется в стороны и вокруг скважины образуется уплотненная зона, размер которой зависит от свойств грунта, скорости погружения и конструкции снаряда.
Когда буровая труба со снарядом достигает проектной отметки, начинают бетонирование сваи. Для этого в трубу подают литую мелкозернистую бетонную смесь, которая при вывинчивании снаряда выходит через отверстия в снаряде и заполняет скважину.
Рис. 2.31. Спиралевидные снаряды для раскатывания скважин под набивные сваи:
a - «Омега»; б - «Де Вааль»; в - «Беркель»; г - «Скрюсол»; д - «Бауэр»; 1 - теряемый башмак; 2 - отверстие для подачи мелкозернистой бетонной смеси
66
Способ образования скважин с помощью спиралевидных снарядов был предложен в Советском Союзе В. И. Феклиным [51-54]. Позже аналогичные разработки были разработаны и внедрены в производство зарубежными фирмами 156, 57].
Сваи «Бауэр». Технология изготовления свай «Бауэр» разработана в Германии. Для изготовления свай используют установки вращательного бурения «Бауэр» (рис. 2.32) и спиралевидные снаряды (раскатчики) фирмы «РТГ Рамм-техник» (рис. 2.33). На наконечнике снаряда имеется отверстие для подачи бетонной смеси. Во время погружения снаряда отвер-
Рис. 2.32. Установка «Бауэр» со спиралевидным снарядом «РТГ Раммтехник»:
I — спиралевидный снаряд: 2 - буровая труба; 3 - стандартная мачта буровой установки; 4 - вращатель буровой трубы; 5 - патрубок для подачи бетонной смеси в буровую трубу; 6-гусек; 7-шасси
Рис. 2.33. Общий вид установок со спиралевидными снарядами
5*
67
увеличивается с удалением от острия. Сваи «Омега» обычно изготавливают установками вращательного бурения «СойлМек» или «Сокофонда».
Диаметр свай «Омега» и «Де Вааль» может быть 310, 360, 410, 430, 460, 510, 560 и 610 мм. Длина свай «Омега» и «Де Вааль» может достигать 30 м.
Рассмотренные технологии изготовления свай с использованием спиралевидных снарядов обладают следующими преимуществами:
•	отсутствие значительных вибрационных и динамических воздействий на соседние здания и сооружения;
•	технологический цикл по изготовлению сваи диаметром 550 мм и длиной 25 м составляет 20...25 мин;
•	высокое качество заполнения скважины бетонной смесью за счет ее подачи под давлением (рис. 2.35);
•	контроль параметров бурения бортовым компьютером;
•	отсутствие шлама при бурении.
Рис. 2.35. Бетонирование сваи:
1 - автобетоносмеситель; 2 - бетононасос «СойлМек»;
3 - буровая установка «Бауэр»
За счет уплотнения грунта вокруг скважины несущая способность набивных свай больше несущей способности буровых свай. По данным различных исследователей, трение по боковой поверхности этих свай примерно на 30% больше, чем у буровых свай, а сопротивление острия сваи на 50...70% выше. В слабых глинистых
69
Рис. 2.36. Сваи с уширением ствола, образованным в слое слабого грунта при подаче бетонной смеси под давлением
Рис. 2.37. Винтовые наконечники для изготовления свай «Атлас» (а) и «Оливье» (б):
7 - буровая труба; 2 — режущий наконечник; 3 - теряемый чугунный башмак
грунтах за счет подачи бетонной смеси в скважину под давлением происходит увеличение диаметра сваи (рис. 2.36).
Технология изготовления свай «Бауэр» получила широкое распространение в Санкт-Петербурге. Несмотря на явные преимущества технологии, вводятся некоторые ограничения на ее использование, поскольку изготовление свайного поля может привести к поднятию дневной поверхности и фундаментов близкорасположенных зданий.
Сваи «Атлас» и «Оливье». Технологии изготовления свай разработаны в Бельгии. При изготовлении свай «Атлас» и «Оливье» скважины под сваи выполняют без извлечения грунта, за счет его уплотнения ввинчиваемой инвентарной стальной трубой с режущим наконечником, нижний конец которого закрыт оставляемым в грунте башмаком (рис. 2.37). Внутренний диаметр режущего наконечника равен диаметру трубы.
Первые установки для изготовления свай «Атлас» появились в 60-х гг. XX в. (рис. 2.38) и были произведены компанией «Флемиш», которая позже стала называться компанией «Атлас Пайлинг Компани».
Для изготовления свай «Атлас» используют установки «Атлас» (рис. 2.39) с гидравлическим механизмом, обеспечивающим одновременное вращение и вертикальное перемещение (ввинчивание и вывинчивание) обсадной трубы с режущим винтовым наконечником. Производительность современных буровых установок «Атлас» (ВТ-42, ВТ-60), управляемых двумя операторами, позволяет выполнять 200 пог. м за 8-часовую смену.
70
Рис. 2.38. Установки «Атлас»:
а - начало 1960-х гг.; б - 1980-е гг.; в - современная установка ВТ-60
Рис. 2.39. Установка «Атлас ВТ-40»:
1 - режущий винтовой наконечник; 2 - буровой стол; 3 - вдавливающий механизм; 4 - обсадная труба; 5 - бункер; 6 - бадья для наполнения бункера; 7 — грузоподъемная стрела; 8 — панель управления;
9 - двигатель; 10 - платформа установки; 11 - опоры; 12 - гусеницы
71
Технология изготовления свай «Атлас» и «Оливье» включает:
1.	Установку буровой машины на точку бурения (рис. 2.40, а). Герметизацию соединения бурового наконечника и теряемого башмака водонепроницаемым пластичным материалом.
2.	Безвибрационное ввинчивание в грунт по часовой стрелке трубы и бурового наконечника, закрытого снизу теряемым башмаком (рис. 2.40, б), под действием крутящего момента и вертикального усилия. Регистрацию с помощью бортового компьютера буровой установки усилия, передаваемого на ввинчиваемую трубу; частоты вращения и времени ввинчивания трубы; объема бетона, уложенно
го в скважину.
Рис. 2.40. Технологическая схема изготовления свай «Атлас»
3.	Погружение в трубу арматурного каркаса после достижения необходимой глубины (рис. 2.40, в).
4.	Заполнение скважины бетонной смесью через обсадную трубу (рис. 2.40, г).
5.	Вывинчивание трубы с режущим наконечником против часовой стрелки (рис. 2.40, д). При этом вновь происходит отжатие грун
72
та, а бетонная смесь под действием гидростатического давления постепенно заполняет образующиеся пустоты. Во избежание обжатия сваи грунтом гидростатическое давление бетонной смеси в основании обсадной трубы (забое скважины) должно быть значительно выше совместного давления грунта и подземных вод.
6.	Погружение в случае необходимости дополнительного арматурного каркаса в верхнюю часть сваи, формирование оголовка сваи.
Режущие наконечники «Атлас» выпускают диаметрами 310, 360, 410, 460 и 510 мм с винтовыми лопастями диаметрами 460, 510, 560, 610 и 660 мм соответственно. Длина сваи «Атлас» может достигать 24 м.
На рис. 2.41 изображены оголовки свай «Атлас» с характерной винтовой формой ствола. Ширина лопасти сваи обычно не превышает 50 мм.
Рис. 2.41. Оголовки свай «Атлас»
Для изготовления свай «Оливье» используют режущие наконечники диаметрами 310, 360, 410, 460 и 510 мм с винтовыми лопастями диаметрами 460, 560, 610, 660 и 710 мм соответственно.
Технологии «Атлас» и «Оливье» имеют ряд достоинств:
•	возможность ведения работ вблизи существующих зданий благодаря отсутствию вибрации и низкому уровню шума;
•	увеличение несущей способности сваи за счет уплотнения грунта наконечником;
•	широкий выбор наконечников, что позволяет работать почти со всеми видами дисперсных грунтов;
•	высокая производительность.
73
Сваи «Фундекс». Технология изготовления свай «Фундекс» разработана в Нидерландах. Скважины под сваи выполняют без извлечения грунта, за счет его вытеснения ввинчиваемой инвентарной стальной трубой, нижний конец которой закрыт оставля-
Рис. 2.42. «Теряемые» винтовые наконечники для свай «Фундекс»
емым в грунте винтовым наконечником. Сваи «Фундекс» изготавливают многофункциональными установками «Фундекс» (F12S, F12SE, F15, F16, F2800, F3500), технические характеристики которых даны в прил. 8.
Пятой будущей сваи служит «теряемый» чугунный винтовой наконечник, конструкция которого может быть различной (рис. 2.42, 2.43).
Рис. 2.43. «Теряемый» винтовой наконечник:
а - общий вид; б - узел соединения наконечника с коннектором трубы; в - поперечный разрез соединения
Наконечник выставляется на заданную точку поверхности грунтового основания. К наконечнику штыковым соединением через гидроизолирующую мягкую прокладку крепится нижний конец инвентарной буровой толстостенной трубы; верхний ее конец зажат в силовом рабочем органе бурового стола, перемещающегося по направляющей мачте установки.
Скважина для будущей сваи выполняется путем вращательно-вдавливающего погружения до заданной отметки буровой трубы
74
с теряемым наконечником (рис. 2.44). В процессе внедрения бурового инструмента в основание грунт раздвигается в радиальном направлении от оси скважины и одновременно уплотняется. По достижении наконечником проектной отметки трубу проверяют на отсутствие воды.
В сухую инвентарную трубу через открытый верхний конец опускают арматурный каркас. Перед подачей бетонной смеси для предотвращения ее расслоения в трубу подают порцию праймера, состоящего из цемента, песка и воды (1:1:1). Затем производят порционное заполне
Рис. 2.44. Технологическая схема изготовления свай «Фундекс»
ние трубы пластичным бетоном на мелком (5...20 мм) заполнителе с осадкой конуса 12... 14 см. Буровую трубу извлекают из грунта воз
вратным вращением с одновременным вытягиванием.
Выпускают наконечники диаметрами 450, 560 и 660 мм для изготовления свай диаметрами 380, 460 и 540 мм соответственно. Длина сваи может достигать 40 м.
Технология «Фундекс» получила распространение в мире с 1960-х гг., в России впервые использована в Санкт-Петербурге в 2001 г.
К преимуществам свай «Фундекс» относятся:
•	отказ от свай заводского изготовления и связанных с их использованием операций (доставки, складирования, подъема на копер, стыковки и т. п.);
•	отсутствие значительных динамических воздействий на грунтовое основание в процессе изготовления свай, что особенно важно при производстве работ в стесненных условиях существующей застройки;
•	отсутствие работ по удалению грунта из буровой трубы и необходимости его вывоза со стройплощадки;
•	высокая производительность (до 380 пог. м/сут);
•	низкий уровень шума при работе буровой установки.
75
Сваи «Тюбекс» состоят из металлической оболочки и армированного бетонного ствола. Технология изготовления свай «Тюбекс» включает ввинчивание толстостенной металлической обсадной трубы с наконечником до требуемой глубины, погружение в трубу арматурного каркаса и заполнение трубы бетонной смесью.
Технология «Тюбекс» в отличие от технологии «Фундекс» не предусматривает извлечение обсадной трубы из грунтового основания. Поэтому ее используют при устройстве свай в грунтах со скоростью фильтрационного потока более 200 м/сут и для закрепления действующих оползневых склонов.
«Теряемая» обсадная труба, герметично соединенная с наконечником, исключает возможность обрушения стенок скважины и образования сужений ствола, обеспечивая качественное изготовление сваи.
Недостатком свай «Тюбекс» является меньшее по сравнению с бетонными сваями трение о грунт, а значит и меньшая несущая способность свай по грунту.
Для изготовления свай «Тюбекс» используют винтовые наконечники, конструкция которых отличается от конструкции наконечников «Фундекс». Размеры стандартных наконечников «Тюбекс» приведены в табл. 2.3. Длина сваи «Тюбекс» может достигать 30 м.
Таблица 2.3
Диаметры стандартных винтовых наконечников для свай «Тюбекс» и «Тюбекс Граут Инжекшн»
Сваи «Тюбекс»		Сваи «Тюбекс Грауг Инжекшн»	
Диаметр винтового наконечника, мм	Диаметр обсадной трубы, мм	Диаметр винтового наконечника, мм	Диаметр обсадной трубы, мм
310 450 560 620 670 850 950	168,219 324, 355 355,406,457 406, 457 457, 508 609 762	300 450 560 560 560 670 670	220 324 355 368 406 457 508
76
Сваи «Тюбекс Граут Инжекшн» (Tubex Grout-Injection (TGI) piles). Для изготовления сваи в грунт ввинчивают толстостенную обсадную трубу с приваренным винтовым наконечником. В наконечнике имеются отверстия, через которые во время ввинчивания трубы нагнетают цементный раствор.
Для подачи раствора в затрубное пространство отверстия в наконечнике соединены с металлической инъекционной трубкой, располагаемой внутри обсадной трубы. Поскольку максимальный диаметр винтового наконечника больше наружного диаметра обсадной трубы, раствор, проникая в затрубное пространство, образует вокруг трубы «рубашку» (рис. 2.45).
Во время проходки скважины цементный раствор охлаждает трубу с наконечником и снижает их трение о грунт.
>ют*
Рис. 2.45. Формирование скважины для сваи «Тюбекс Граут Инжекшн» («) и поперечные разрезы винтовых наконечников (б):
1 - бетононасос; 2 - обсадная труба; 3 - инъекционная трубка; 4 - цементная «рубашка»; 5 - винтовой наконечник; 6 - отверстие для нагнетания цементного раствора
77
Рис. 2.46. Установка «Фундекс F3500»
После погружения трубы до требуемой глубины из нее извлекают инъекционную трубку. Затем в обсадку опускают арматурный каркас и заливают бетонную смесь.
При изготовлении свай внутри сооружений обсадную трубу сваривают из нескольких секций.
Размеры стандартных наконечников для изготовления свай «Тюбекс Граут Инжекшн» указаны в табл. 2.3.
За счет цементной корки, образующейся вокруг обсадной трубы, несущая способность свай «Тюбекс Граут Инжекшн» выше, чем у свай «Тюбекс» в металлической оболочке.
Скважины для свай «Фундекс», «Тюбекс» и «Тюбекс Граут Инжекшн» выполняют многофункциональными установками «Фундекс» (F10, IT2S, F12SE, F15, F16, F2800, F35OO). При реконструкции сооружений сваи «Тюбекс» и «Тюбекс Граут Инжекшн» изготавливают с использованием малогабаритных установок «Тюбекс» (RBM35, ТВМ12, ТВМ35, TD35, ТВХ35).
78
Глава 3. СВАИ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ ДЛЯ УСИЛЕНИЯ ФУНДАМЕНТОВ
Для повышения несущей способности фундаментов построенных зданий применяют сваи небольшого поперечного сечения, изготавливаемые на заводе или непосредственно в грунте. Размер граней или диаметр таких свай не превышает 250...300 мм.
За рубежом сваи, бетонируемые в буровых скважинах диаметром не более 250 мм, называют микросваями. В зависимости от технологии формирования ствола сваи различают четыре типа микросвай: «Л», «В», «С» и «О».
Микросваи типа «А» изготавливают путем заполнения буровых скважин цементным или цементно-песчаным раствором сверху вниз под действием силы тяжести. Поскольку скважину с раствором не опрессовывают, диаметр ствола сваи не расширяется. Такие сваи обычно применяют для восприятия сжимающих нагрузок.
Для изготовления микросвай типа «В» используют цементный раствор, который подают в скважину снизу вверх под давлением 0,5... 1,0 МПа через инъекционную трубу (рис. 3.1, в). Давление 0,5... 1,0 МПа позволяет исключить обрушение стенок скважины и гидроразрывы грунта.
Микросваи типа «С» изготавливают в два этапа. На первом этапе цементный раствор заливают в скважину как при изготовлении микросвай типа «Я». Ко второму этапу приступают через 15...25 мин после окончания первого этапа и до начала схватывания цементного раствора. На втором этапе цементный раствор вводят в скважину снизу вверх через инъекционную трубу под давлением 1,0 МПа, при этом устье скважины затампонировано (рис. 3.1, г). Технологию изготовления микросвай типа «С» еще именуют как IGU (injection global and unitary - инъекция общая, единственная).
Микросваи типа «D», так же как и микросваи типа «С», изготавливают в два этапа. Во время первого этапа цементный раствор заливают в скважину сверху вниз как при изготовлении микросвай типа «Л». Раствор может быть опрессован небольшим давлением как при изготовлении микросвай типа «В». На втором этапе цементный раствор инъецируют через трубу под давлением 2.. .8 МПа (рис. 3.1, д). Для выборочной инъекции на определенных глубинах используют инъекционную трубу с отверстиями. Отверстия трубы закрыты манжетами. Внутри трубы перемещается пакер - приспособление для перекрытия и герметизации отдельных участков трубы. Этот способ
79
изготовления свай используется во всем мире и носит название IRS (injection repetitive and selective - инъекция повторная, выборочная).
Рис. 3.1. Некоторые технологические операции при изготовлении микросвай:
а ~ бурение скважины коронкой с промывкой буровым раствором; б - бурение скважины трехшарошечным долотом с промывкой буровым раствором; в — заполнение скважины цементным раствором снизу вверх через инъекционную трубу под слабым давлением; г - единственная общая инъекция под слабым давлением; д - повторная выборочная инъекция под высоким давлением; 1 - инъекционная труба с отверстиями; 2 — пакер; 3 — манжета
3.1. Буроинъекционные сваи
Во многих случаях усиливаемые фундаменты существующих зданий и сооружений используют в качестве ростверка для нового фундамента на буроинъекционных сваях (рис. 3.2). При усилении ленточных фундаментов из каменной кладки изготовлению буроинъекционных свай обычно предшествует ее укрепительная цементация.
Бурение инъекционных скважин для укрепительной цементации
выполняют станками колонкового бурения с продувкой сжатым воз-
духом. Диаметр скважин назначают в зависимости от условий рабо-
ты, состояния кладки и размеров существующего фундамента. При
усилении фундаментов цементацию выполняют, как правило, в два
80
этапа. На первом этапе скважину бурят в пределах фундамента, не доходя до его подошвы 0,5 м. В устье скважины устанавливают тампон (обтюратор) для предотвращения выхода из нее нагнетаемого раствора, а затем выполняют цементацию кладки фундамента. По окончании цементации скважину выдерживают в течение 2...3 сут.
На втором этапе повторно разбуривают тело фундамента до его подошвы и далее на глубину 0,4...0,5 м цементируют зону контакта фундамента с грунтом. В этом случае тампон размещают в кладке фундамента на 0,5 м выше подошвы.
Давление нагнетания при цементации кладки фундаментов не превышает 0,1 МПа, при цементации зоны контакта - 0,2 МПа. Нагнетание прекращают, если расход цементационного раствора в течение 10 мин при давлении 0,2 МПа не превышает 1 л/мин.
Для цементации используют растворы, вид и состав которых зависят от конструкции, материала, состояния существующих фундаментов, геологических и гидрогеологических условий площадки. В каждом конкретном случае состав раствора подбирают в лаборатории.
Технология изготовления буроинъекционных свай при усилении фундаментов заключается в следующем. В фундаменте бурят скважину для установки кондуктора, внутренний диаметр которого больше или равен расчетному диаметру буроинъекционной сваи. Из-за малого диаметра сваи наклон скважины к вертикальной оси не превышает 15°. Проходку скважины ведут станками колонкового бурения с продувкой сжатым воздухом. Скважину под кондуктор заполняют цементно-песчаным раствором до излива его из устья скважины. При понижении уровня раствора в скважине более чем на 1 м ее выдерживают в течение суток и затем доливают до устья цементно-песчаным раствором с меньшим В/Ц. До начала схватывания раствора в скважину устанавливают кондуктор. Через двое суток цементный камень в кондукторе разбуривают с продувкой сжатым воздухом. Затем ведут бурение скважины в грунте до проектной отметки нижнего конца сваи.
Рис. 3.2. Пример усиления ленточного фундамента буроинъекционными сваями:
1 - стена; 2 - пол подвала;
3 — усиливаемый фундамент;
4 - буроинъекционная свая
6 Заказ 598
81
Для предотвращения избыточного отбора грунта при бурении скважины используют непрерывные проходные шнеки с лопастями малой ширины. В некоторых случаях при проходке неустойчивых обводненных грунтов бурение ведут с промывкой скважин глинистым (бентонитовым) раствором или под защитой обсадных труб.
По окончании бурения скважину промывают от шлама буровым раствором в течение 3...5 мин.
Арматурный каркас погружают в скважину отдельными секциями до (рис. 3.3) или после бетонирования сваи. Стыковку секций каркаса выполняют с помощью сварки.
Рис. 3.3. Технологическая схема изготовления буроинъекционных свай:
а - бурение скважины; б — погружение арматурного каркаса в скважину; в - заполнение скважины раствором, опрессовка; г - готовая свая;
1 - рабочий орган буровой установки; 2 - арматурный каркас; 3 - цементный раствор; 4 - кондуктор; 5 - обтюратор; 6 - цементный камень
После установки арматурных каркасов в проектное положение и при отсутствии утечек раствора из скважин (снижение уровня раствора в скважине не более чем на 0,5 м) осуществляют опрессовку раствора в скважине. С этой целью в верхней части кондуктора устанавливают тампон (обтюратор) с манометром и через инъектор нагнетают раствор под давлением в 0,2.. .0,3 МПа в течение 3.. .4 мин. Опрессовка может быть прекращена, если суммарный расход раствора не превышает 200 л. При большем расходе необходимо выдержать сваи в течение суток, после чего опрессовку повторить.
Буроинъекционные сваи используют преимущественно при усилении фундаментов реконструируемых зданий и сооружений. Ино
82
гда они применяются при строительстве новых здании рядом с су
ществующими .
Для изготовления буроинъекционных свай внутри зданий используют малогабаритную технику, как, например, переносной буровой станок «Стерх» или установка на гусеничном ходу «Аллигатор» (см. прил. 3). Габариты установки «Аллигатор»: длина - 2,5 м; ширина - 1,0 м; высота 1,8 м.
Сваи «Сойлекс». Эти сваи разработаны в 80-х гг. прошлого века в Швеции. Их особенность заключается в формировании ушире-
ния, которое образуется при инъекции цементного или цементно-песчаного раствора в оболочку. Оболочка представляет собой пакет свернутого листового металла (рис. 3.4), помещаемый в забой скважины. После завершения инъекции образуется уширенная пята сваи, диаметр которой превышает диаметр ствола сваи в 5... 10 раз. Давление инъекции составляет обычно от 0,5 до 3,0 МПа и зависит главным образом от глубины размещения оболочки и вида грунта.
В табл. 3.1 приведены типоразмеры расширяющихся оболочек «Сойлекс».
Рис. 3.4. Общий вид уши-
рения сваи «Сойлекс»
Таблица 3.1
Номенклатура расширяющихся оболочек «Сойлекс»
Марка оболочки	До расширения				После расширения			
	Длина, м 				Поперечное сечение, мм	Масса, кг	Минимальный диаметр скважины, мм	Длина, м	Диаметр, м	Площадь поперечного сечения, м2	Объем, л
1	2	3	4	5	6	7	8	9
ЕВ 410	1,0	70x70	18	87	0,8	0,4	0,12	75
ЕВ 430	3,0	70x70	45	87	2,8	0,4	0,12	325
ЕВ 512	1,2	80x80	26	115	1,0	0,5	0,20	125
ЕВ 517	1,7	80x80	35	115	1,5	0,5	0,20	220
6*
83
Окончание табл. 3.1
1	2	3	4	5	6	7	8	9
ЕВ 530	3,0	80x80	59	115	2,8	0,5	0,20	480
ЕВ 614	1,4	95x95	35	135	1,1	0,65	0,33	200
ЕВ 630	3,0	95x95	72	135	2,7	0,65	0,33	675
ЕВ 815	1,5	110x110	54	160	1,1	0,8	0,50	340
ЕВ 825	2,5	110x110	80	160	2,1	0,8	0,50	845
ЕВ 830	3,0	110x110	95	160	2,6	0,8	0,50	1100
Технология устройства уширения «Сойлекс» может быть совмещена с изготовлением CFA-сваи или сваи под защитой обсадной трубы (рис. 3.5).
Рис. 3.5. Технологическая схема изготовления сваи «Сойлекс» под защитой обсадной трубы:
а — скважина с обсадной трубой; б — погружение пакета пластин; в — извлечение обсадной трубы; г - снятие верхней секции обсадной трубы; д - бетонирование ствола сваи; е - подача цементного раствора в пакет пластин; 1 - обсадная труба; 2 - расширяющаяся оболочка; 3- стальной стержень; 4 - секция обсадной трубы;
5 - бетонолитная труба; 6 - инъекционная труба; 7 - уширенное основание
Технология изготовления CFA-свай «Сойлекс» включает:
1. Бурение скважины непрерывным проходным шнеком.
2. Постепенное извлечение шнека с одновременным заполнени-
ем скважины бетонной смесью.
84
3.	Погружение пакета из металлических пластин в забой скважины.
4.	Погружение арматурного каркаса.
5.	Нагнетание раствора в пакет из металлических пластин.
Расширяющаяся оболочка обжимает грунт вокруг основания сваи, что повышает его несущую способность. Поэтому может быть уменьшена длина сваи или диаметр, что позволяет использовать малогабаритное буровое оборудование.
Поскольку образуемое уширение может воспринимать как сжимающие, так и растягивающие нагрузки, сваи «Сойлекс» могут использоваться как грунтовые анкеры.
Изготовление свай «Сойлекс» с использованием вибропогружателей эффективно в песчаных грунтах. Технология предполагает вибропогружение стальной трубы и расширяющейся оболочки, приваренной к ее концу. В процессе погружения расширяющаяся оболочка не деформируется.
Обычно используют стальные трубы длиной 10...15 м, диаметром 0,15...0,25 м. Для погружения обсадной трубы таких размеров достаточны небольшие вибраторы, использование которых позволяет повысить производительность. Процесс вибропогружения обсадной трубы длиной 15 м в песок средней плотности обычно занимает несколько минут. Использование высокочастотных вибропогружателей позволяет снизить риск повреждения окружающих зданий.
В плотных грунтах и грунтах, содержащих валуны, целесообразно использовать оборудование для вращательного бурения, чтобы избежать повреждения расширяющейся оболочки.
Преимущества свай «Сойлекс» заключаются в следующем:
•	отсутствие шума и вибрации гарантирует безопасность применения технологии в стесненных условиях;
•	технология «расширяющегося тела» может быть совмещена с другими методами заглубления свай;
•	уширенная пята позволяет сократить длину сваи;
•	несущая способность свай «Сойлекс» может быть оценена путем измерения объема нагнетаемого в оболочку раствора и давления нагнетания.
Буроинъекционные анкерные сваи «Титан». Эти сваи разработаны в Германии в 1984 г. и состоят из анкерной тяги и монолитного бетонного ствола. Анкерная тяга (рис. 3.6) в виде трубы с непрерывной резьбой одновременно служит буровой штангой и инъекционной трубкой. Номенклатура анкерных тяг «Титан» приведена в табл. 3.2.
85
00
Номенклатура анкерных тяг «Титан»
Таблица 3.-2
Характеристика	TITAN 30/16	TITAN 30/11	TITAN 40/20	TITAN 40/16	TITAN 52/26	TITAN 73/53	TITAN 73/45	TITAN 103/78	TITAN 103/51
Внешний диаметр, мм	30	30	40	40	52	73	73	103	103
Внешний диаметр для статических расчетов, мм	27,2	26,2	36,4	37,1	48,8	69,9	70,0	100,4	98,0
Внутренний диаметр, мм	1’б	11	20	16	26	53	45	78	51
Допустимая нагрузка на растяжение -сжатие, кН	100	150	240	300	400	554	675	1000	1500
Допустимая поперечная сила, кН	58	88	138	164	240	329	390	578	899
Разрушающая нагрузка, кН	220	320	539	660	929	1160	1630	2282	3460
Масса погонного метра, кг/м	3,0	3,5	5,6	6,9	10,5	12,8	17,8	24,7	43,4
Наименьшее поперечное сечение, мм2	382	446	726	879	1337	1631	2260	3146	5501
Сила на границе текучести, кН	180	260	430	525	730	970	1180	1800	2726
Предел текучести при 0,2% растяжения, МПа	470	580	590	590	550	590	510	570	500
Момент инерции, см4	2,37	2,24	7,82	8,98	25,6	78,5	97,6	317,0	425,0
Момент сопротивления, см3	1,79	1,71	4,31	4,84	10,5	22,4	27,9	63,2	86,3
Пластический момент сопротивления, см3	2,67	2,78	6,70	7,83	16,44	32,1	41,9	89,6	135
Допустимый крутящий момент, Н-м	487	649	1506	1784	3216	8202	8449	20940	24818
Допустимая энергия удара, Дж	84	84	145	145	400	610	610	610	610
Примечания: 1. Допустимые нагрузки на растяжение - сжатие учитывают коэффициент безопасности, равный 1,75.
2. Допустимая поперечная сила определена с учетом пластических деформаций.
3. Допустимый крутящий момент учитывает коэффициент безопасности, равный 2,0.
Скважины под анкерные сваи «Титан» бурят без обсадных труб ударновращательным способом с подачей по внутреннему каналу штанги под давлением 1... 2 МПа промывочного цементного раствора с В/Ц = 0,7... 1,0.
Бурение скважины осуществляют буровой коронкой, закрепленной на конце штанги (рис. 3.7, а). Тип буровой коронки и состав раствора выбирают в зависимости от свойств разбуриваемого грунта. В коронке имеются два боковых отверстия (сопла) для подачи промывочного раствора по буровой штанге в забой скважины. При вращении буровой штанги промывочный раствор осуществляет радиальную «резку» грунта для ствола анкерной сваи. Промывочный раствор вытесняется к устью скважины и выносит разбуриваемый грунт.
В результате промывки скважины на ее стенках образуется цементный корж, который препятствует обрушению сте-
а
Рис. 3.6. Фрагмент анкерной тяги: а - TITAN 30/16; б - TITAN 103/78
Рис. 3.7. Технологические операции при изготовлении буроинъекционных свай «Титан»: а ударно-вращательное бурение с промывкой;
б - формирование ствола сваи
нок. За счет инфильтрации цементного вяжущего в основание увеличивается сопротивление грунта по боковой поверхности сваи.
После бурения и промывки скважины под давлением 2... 6 МПа в нее инъецируют цементный раствор с В/Ц = 0,4 (рис. 3.7, б). Корень
87
анкера формируется при возвратно-поступательном движении буровой коронки с радиальной подачей инъекционного раствора. Подачу цементного раствора продолжают до его излива из устья скважины.
Центрирование штанги в скважине осуществляют с помощью распорок, навинчиваемых на штангу (рис. 3.8, а). Конструкция анкерной сваи приведена на рис. 3.8, б.
Анкерная тяга
Шаровая соединительная гайка
Распорка
Головная пластина
Буровая коронка
ж
оединительная гайка
Обвязочная балка
Якорь сваи
Защитная ПХВ-труба
Цементный корж
Анкерная тяга
Ствол сваи
Уплотненный грунт Цементный корж
Ствол сваи
Анкерная гяга
Рис. 3.8. Конструкции буровой штанги (а) и буроинъекционной анкерной сваи «Титан» (б); поперечное сечение сваи (в)

88
После завершения формирования тела сваи на оголенный конец буровой штанги, служащей несущим элементом, надевают пластиковую трубу для защиты от коррозии в период эксплуатации.
По данным разработчиков конструкции сваи «Титан», компании «Ишибек», диаметр D корня анкерной сваи после инъекции составляет не менее:
•	2d в песках крупных и средней крупности (d - диаметр буровой коронки);
•	1в мелких песках;
•	1,4d в связных грунтах (супесях, суглинках, глинах).
После набора цементным камнем прочности производят контрольные испытания свай статической нагрузкой. Если анкер выдерживает контрольные испытания, выполняют его предварительное натяжение путем завинчивания шаровой гайки.
Буроинъекционные сваи «Титан» успешно используют не только для усиления фундаментов, но и для закрепления шпунтовых стен котлованов, армирования откосов и возведения фундаментов сооружений, подверженных опрокидыванию.
3.2. Многосекционные вдавливаемые сваи
Такие сваи применяют главным образом при усилении фундаментов существующих зданий и сооружений. Они обеспечивают разгрузку грунтов, находящихся в верхней зоне основания, и передачу нагрузки от здания на относительно прочные грунты.
Отличительная особенность технологии вдавливания многосекционных (составных) свай малого сечения заключается в том, что вместо тяжелых загрузочных механизмов для погружения свай используется собственный вес реконструируемого сооружения.
Вопросы организации и технологии работ по усилению фундаментов вдавливаемыми сваями изучались в НИИпромстрое и завершились составлением ВСН 16-84 («Инструкция по усилению фундаментов аварийных и реконструируемых зданий многосекционными сваями»).
Разновидностью многосекционных вдавливаемых свай являются сваи «Мега». Сваи хорошо известны как в нашей стране, так и за рубежом. Так, большинство старых зданий городов Хельсинки и Турку, деформированных вследствие гниения голов деревянных свай, были восстановлены с использованием свай «Мега».
89
Сваи «Мега» изготавливают из сборных железобетонных элементов длиной 60... 120 см с размером поперечного сечения 20x20, 25x25 и 30x30 см. Элементы располагаются друг над другом, соприкасаясь торцовыми поверхностями. Для восприятия горизонтальных сил между элементами обычно закладывают вертикальные штыри диаметром 37,5...50,0 мм, которые препятствуют смещению соединяемых элементов и допускают их незначительный поворот. Сваи «Мега» с круглым поперечным сечением удобны для перекатывания в стесненных условиях подвала.
В НИИпромстрое составлены рабочие чертежи на многосекционные железобетонные сваи квадратного сечения 30х30 см, длиной 0,6; 0,9 и 1,2 м с ненапрягаемой арматурой (табл. 3.3). Соединение этих свай выполняется на болтах или с помощью штырей. Болтовой стык способен воспринимать изгибающие моменты, перерезывающие и выдергивающие усилия, а штыревой стык - только вертикальное сжимающее усилие.
Таблица 3.3
Номенклатура многосекционных свай конструкции НИИпромстроя
Марка секции сваи	Продольная арматура	Расход материала на секцию		Масса од-ной секции, кг
		бетона, м3	арматуры, кг	
С болтовым стыком				
СМ 0,6.30-6	4016 АЗ 00	0,054	16,1	151
СМ 0,9.30-6	4016 А300	0,081	18,3	221
СМ 1,2.30-6	4016 А300	0,108	20,5	290
Со штыревым стыком				
СМ 0,6.30-ш	4016 А240	0,054	7,41	142
СМ 0,9.30-ш	4016 А240	0,081	8,42	211
СМ 1,2.30-ш	4016 А240	0,108	9,43	280
Нижний элемент свай имеет симметричное острие для обеспе-
чения вертикальности погружения вдавливаемых свай. Иногда ост-
рие укрепляют четырехгранным симметричным наконечником из
листовой стали толщиной 6... 10 мм. Все элементы свай армируют
продольной рабочей арматурой с поперечными хомутами.
90
Погруженные сваи с примыкающими несущими конструкциями здания соединяют следующим образом (рис. 3.9). Под старый фундамент устанавливают распределительный элемент больших размеров, равномерно распределяющий нагрузку от домкрата при погружении сваи (реакцию сваи), вследствие чего нижняя поверхность стеновых конструкций или ленточных фундаментов равномерно примыкает к поверхности элемента и после догружения сваи. Распределительный элемент одновременно служит опорой гидравлического домкрата при погружении сваи. Между распределительным элементом и головой сваи размещают головной элемент, который при производстве служит подставкой для гидравлического домкрата. Расширенную голову сваи дополняют заранее изготовленными подпорками, которые устанавливают после погружения.
Чтобы обеспечить вертикальное положение свай «Мега», распределительные элементы должны быть горизонтальными и плотно примыкать к старому фундаменту. Поэтому поверхность старого фундамента предварительно выравнивают и между старым фундамен
тов
Рис. 3.9. Конструкция сваи «Мега»:
7 - распределительный элемент; 2 - подпорка; 3 — головной элемент; 4 — рядовой элемент; 5 - нижний элемент
том и распределительным элементом укладывают выравнивающий
слой цементного раствора необходимой толщины.
При усилении ленточных фундаментов сваями «Мега» (рис. 3.10, а) работы начинают с разработки котлована и крепления его стенок. Глубина котлована зависит от выбранной длины элементов. Дно котлована должно быть ниже подошвы старого фундамента не менее чем на 1,5 м. На глубину котлована влияет также уровень
грунтовых вод.
Распределительный элемент на стойках размещается под по-
дошвой старого фундамента, а между ними укладывают выравни-
вающий слой быстросхватывающегося цементного раствора.
91
Рис. 3.10. Варианты усиления фундаментов вдавливаемыми сваями «Мега»:
а - за счет упора домкрата в усиливаемый фундамент; б - за счет упора домкрата в перекрытие подвала; в - за счет анкеровки вдавливающего механизма в монолитный ростверк; 7 - усиливаемый фундамент; 2 - домкрат; 3 - головной элемент; 4 - рядовой элемент; 5 - нижний элемент; 6 - железобетонное перекрытие; 7 - деревянное перекрытие; 8 - упорная балка; 9 - монолитный ростверк
На дно котлована устанавливают нижний элемент сваи в строго вертикальном положении. После этого на нем размещают головной элемент для установки гидравлического домкрата. Вместо тяжелого головного элемента целесообразно применять легкую, но достаточно жесткую стальную подкладку. Между головным и распределительным элементами располагают гидравлический домкрат. Зазор между домкратом и распределительным элементом необходимо заполнить стальными пластинками. После проверки вертикального положения домкрата и элемента включают гидронасос, приводящий в действие домкрат.
Под воздействием нагрузки нижний элемент с острием постепенно погружается в грунт. Полностью он погрузится только после трех-, четырехкратной перестановки домкрата, поскольку ход поршня домкрата составляет 170...200 мм, а длина погружаемого элемента - 600 мм. Когда ход поршня полностью исчерпан, домкрат пере
92
ставляют на новую подкладку высотой около 200 мм и продолжают погружение сваи.
После погружения элемента сваи с острием домкрат и подкладки убирают и устанавливают следующий рядовой элемент. Между соприкасающимися торцовыми поверхностями элементов укладывают выравнивающий слой из быстросхватывающегося цементного раствора.
Соединение и погружение элементов продолжают до тех пор, пока значение расчетной несущей способности сваи не достигнет заданного значения погружающей нагрузки, которую определяют по показаниям манометра, установленного на домкрате. После достижения заданной нагрузки погружение прекращают и начинают подготовку к установке головного элемента сваи. Для этого достигнутая нагрузка должна быть зафиксирована при помощи подпорок.
Если расстояние между головным и распределительным элементом больше длины подпорки, ее необходимо заклинить стальными пластинками соответствующей толщины, а если меньше - то расстояние увеличивают путем дальнейшего погружения сваи на необходимую глубину.
После полного заклинивания головного элемента сваи гидравлический домкрат разгружают и убирают, а на его место укладывают бетон. Затем производят обратную засыпку котлована хорошо уплотняемым песчаным грунтом.
Для обеспечения устойчивости старых зданий необходимо, чтобы загружение фундаментов после их усиления оставалось симметричным, так как в результате внецентренного загружения у стен появляется тенденция к крену. В самом простом случае центральное приложение нагрузки обеспечивается расположением одного ряда свай по оси существующего фундамента.
Два ряда свай устраивают под фундаментами большой толщины (не менее 0,9... 1,0 м) симметрично по отношению к оси фундамента в тех случаях, когда нагрузка от старых зданий велика и устройство одного ряда свай недостаточно (рис. 3.11).
При близком расположении рядов свай погружаемый вначале первый ряд настолько уплотняет окружающий грунт, что погружение второго ряда сваи становится затруднительным. В связи с этим ряды свай нужно раздвинуть на большее расстояние. С обеих сторон фундамента укладывают железобетонные балки, консольно выступающие из плоскости стены. Для балок подготавливают участки длиной 1,5...2,5 м.
93
Ряды свай располагаются под консолями, и в конечном счете реакция от свай передается на железобетонные балки внецентренно. Для восприятия усилий, возникающих от внецентренного приложения нагрузки, балки соединяют стальными тягами. Усилие в тягах определяют из условия равенства крутящего и удерживающего моментов. Тяги могут быть изготовлены из обычной арматурной стали, их анкеровка выполняется при помощи отрезка швеллера и гайки. Тяги устанавливаются до бетонирования балок в выдолбленных в фундаменте штрабах, анкерные устройства располагают вблизи наружных боковых поверхностей балок.
Рис. 3.11. Варианты усиления ленточного фундамента двумя рядами свай «Мега»:
а - с одной балкой; б - с двумя балками; 1 - существующий фундамент; 2 - железобетонные балки; 3 - тяга; 4 - свая вдавливания
Опорами для домкратов при погружении свай являются балки. По возможности необходимо одновременно погружать две противоположные сваи. При большой толщине фундамента и большой нагрузке на него допускается раздельное погружение свай.
Для размещения двух рядов свай вместо непрерывных продольных балок можно устраивать местные уширения только под сваями.
94
Устройство таких уширений при бетонировании на месте очень сложно, поэтому целесообразно применять предварительно изготовленные конструкции уширений. В этом случае очень важно обеспечить плотное примыкание элемента уширения к верхней поверхности штробы в фундаменте. Это возможно, когда фундамент стены достаточно прочен и его можно загружать сосредоточенными нагрузками, передающимися через сравнительно небольшие площади, поэтому предпочтительнее устройство непрерывных продольных балок, распределяющих реакцию от сваи на большую длину и способствующих увеличению продольной жесткости стены.
При наличии железобетонной фундаментной плиты сваи «Мега» погружают в подвальном помещении через отверстия размером 30x30 см, выдолбленные в фундаментной плите с разрезкой рабочей арматуры плиты (см. рис. 3.10, б). Упором для домкрата может служить перекрытие подвала.
Преимущества этого способа заключаются в том, что объем работ по пробивке отверстий в железобетонной фундаментной плите невелик, однако эта работа трудоемка, требует значительного времени и дорогостояща.
Основным недостатком этого способа является то, что при производстве работ эксплуатация подвала частично или полностью прекращается. При высоком уровне грунтовых вод появляется опасность нарушения гидроизоляции и поступления воды в подвальное помещение. Поскольку невозможно полностью заполнить зазор вокруг сваи и устроить гидравлический замок, вода всегда в той или иной степени будет проникать в подвал, что необходимо учитывать при эксплуатации подвального помещения.
Когда домкрат нельзя упереть в подвальное перекрытие по соображениям прочности (см. рис. 3.10, в), используют вдавливающий механизм, который анкеруют в монолитном железобетонном ростверке, устраиваемом под фундаментной плитой. На первом этапе в фундаментной плите проделывают отверстия размером 1,0 х 1,0 м. Затем вынимают грунт из-под подошвы плиты и начинают бетонирование ростверка, в центре которого предусматривают отверстие для пропуска свай. Сваи погружают с помощью вдавливающего механизма, состоящего из домкрата, металлической балки и металлических штанг. Металлические штанги, соединяемые сваркой с выпусками арматуры из ростверка, связывают с балкой, которая служит упором для домкрата. Недостатками данного способа являются чрезвычайная сложность, высокая стоимость и длительность выполнения.
95
Сваи «Солее». Технология изготовления этих свай разработана в Италии. Конструкция сваи «Солее» представляет собой монолитный бетонный ствол в металлической трубе и оболочке из инъецируемого цементного раствора (рис. 3.12).
Технология изготовления свай «Солее» предполагает устройство монолитного железобетонного ростверка с гнездами (отверстиями) для изготовления свай. Для вовлечения в работу свайного фундамента, устраиваемого под реконструируемым зданием, плитный ростверк заводят под стены подвала.
Возведение ростверка начинают с его армирования. После армирования в плитном ростверке предусматривают гнезда (рис. 3.13). Для этого в уровне нижнего пояса ростверка между арматурными стержнями размещают металлический башмак, на который свободно устанавливают направляющий кондуктор из обрезка металлической трубы диаметром 146,0...355,6 мм. Высота кондуктора должна превышать толщину фундаментной плиты на 10...30см. Чтобы исключить опрокидывание кондуктора при бетонировании, его связывают с арматурным каркасом ростверка. К внешней поверхности кондуктора приваривают реборду, которая предотвращает вертикальные смещения кондуктора при заглублении сваи. Перед бетонированием кондукторы закрывают пластмассовыми крышками. Вокруг кондукторов к арматурным каркасам крепят закладные детали для анкеровки вдавливающего механизма. Затем бетонируют плитный ростверк.
Изготовление свай начинают после достижения бетоном ростверка 80% проектной прочности. Над местом изготовления сваи устанавливают гидравлический вдавливающий механизм и анкеруют
Рис. 3.12. Конструкция сваи «Солее»:
1 — кондуктор; 2 — плита оголовка сваи; 3 - железобетонная фундаментная плита; 4 - инъекционная трубка; 5 - металлическая труба; 6 - оболочка из инъецируемого цементного раствора; 7 - башмак сваи; 8 - бетонный ствол сваи; 9 — подготовка
96
его к закладным деталям ростверка. После этого в кондуктор устанавливают первую секцию трубы и начинают ее вдавливание вместе с башмаком. Во время вдавливания плитный ростверк служит пригрузом для гидравлического механизма. После погружения первой секции трубы ее верхний конец стыкуют с помощью сварки с нижним концом второй секции и продолжают вдавливание. Вдавливание с последовательным наращиванием секций металлических труб осуществляют до требуемой глубины.
Поскольку диаметр плоского башмака больше диаметра металлической трубы, вокруг нее образуется полость, в
Рис. 3.13. Конструкция гнезда:
1	- металлический кондуктор;
2	- стержень для крепления инъекционной трубки; 3 — инъекционная трубка; 4 - башмак сваи; 5 - реборда
которую под давлением через инъекционную трубку нагнетают цементный раствор. Образующаяся цементная оболочка защищает металлическую трубу от коррозии и повышает трение сваи о грунт. Внутреннюю полость металлической трубы заполняют мелкозернистой бетонной смесью, которая образует бетонный ствол сваи.
В зависимости от напряженного состояния и требуемой несущей способности сваи, как по грунту, так и по материалу применяют металлические трубы диаметром 114,3...298,5 мм с толщиной стенки 8,0... 12,5 мм. Плоские наконечники выпускают диаметром 200...700 мм и толщиной 20...60 мм.
7 Заказ 598
97
Глава 4. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА СВАЙНЫХ РАБОТ
Контроль качества строительной продукции - неотъемлемая часть строительного производства. Высокое качество и адекватная стоимость строительной продукции служат основными факторами, формирующими положительный имидж строительной компании.
Производство свайных работ сопровождается входным, операционным и приемочным контролем. Контроль осуществляют производитель работ, представитель проектной организации (авторского надзора) и представитель заказчика. При необходимости заказчик привлекает специализированную научно-исследовательскую организацию.
Особое внимание следует уделять контролю качества работ по проходке скважин и бетонированию свай. Основной опасностью при некачественном изготовлении буровых и набивных свай является снижение их несущей способности и, как следствие, развитие деформаций и потеря устойчивости здания.
Несущая способность свай-стоек зависит от прочности материала сваи и грунта под ее пятой. Поэтому при изготовлении свай-стоек следует уделять внимание соответствию фактических свойств материалов, используемых для бетонирования свай, нормируемым (входной контроль). Кроме этого необходимо исключить возможность образования сужений в результате оплывания стенок скважины, перерывы в бетонировании, расслоение бетонной смеси и контролировать герметичность соединения обсадных труб при бетонировании свай в водонасыщенных грунтах (операционный контроль).
Для висячих свай наиболее опасно снижение несущей способности сваи по грунту из-за недобура скважины по вине рабочих и, как следствие, уменьшение проектной длины сваи. Другой причиной снижения несущей способности сваи может служить некачественная зачистка забоя скважины от бурового шлама. Эти нарушения можно предотвратить при операционном контроле свайных работ.
4.1. Входной контроль
Входной контроль - контроль поступающих материалов, изделий, конструкций и т.п., а также технической документации.
Входной контроль бетонной смеси, арматуры, арматурных каркасов, обсадных и бетонолитных труб, железобетонных плит для временных дорог, грунта и других материалов и изделий выполняют их внешним осмотром. Во время осмотра поступивших материалов, изделий и конструкций проверяют их соответствие нормативным и
98
проектным требованиям, проверяют наличие и содержание сопроводительных документов (паспортов, сертификатов, накладных). Все данные о поступивших материалах, изделиях и конструкциях регистрируют в соответствующем журнале. К журналу подшивают сопроводительные документы.
При изготовлении буровых и набивных свай контролируют удо-боукладываемость (подвижность) бетонной смеси и прочность бетона. При ведении работ в зимних условиях (при отрицательных температурах) контролируют температуру бетонной смеси, учитывая рекомендации СНиП 3.03.01. Качество изготовления арматурного каркаса должно удовлетворять требованиям проекта и ГОСТ 14098.
Подвижность бетонной смеси контролируют по осадке конуса в соответствии с ГОСТ 10181. Для этого при укладке в скважину первой порции бетонной смеси и по окончании укладки каждых 5 м3 отбирают пробы смеси. Отбор проб выполняют чаще в случае, если подвижность бетонной смеси визуально представляется отличной от требуемой. При отклонении фактической подвижности бетонной смеси от проектной более чем на 2 см укладка смеси не допускается.
Прочность бетона определяют в проектном возрасте разрушающим методом по ГОСТ 18105. Для этого при бетонировании свай из произвольно выбранных замесов в соответствии с ГОСТ 10181 отбирают не менее двух проб бетонной смеси от каждой партии бетона и не меньше одной пробы в сутки. Из каждой пробы согласно ГОСТ 10180 изготавливают по одной серии образцов бетона в поверенных формах, соответствующих требованиям ГОСТ 22685.
По результатам испытаний контрольных образцов оформляют акт, в котором указывают фактическую прочность бетона. Согласно ГОСТ 18105 и СП 50-102 контрольные образцы бетона свай должны твердеть в условиях, одинаковых с условиями твердения бетона в скважине. Для этого контрольные образцы необходимо хранить в специально пробуренной скважине на поддоне. Глубина расположения поддона с контрольными образцами должна приблизительно соответствовать глубине расположения партии бетонной смеси, из которой отобраны образцы. В действительности контрольные образцы твердеют на улице, в условиях, отличных от условий твердения бетона в скважинах. Даже если контрольные образцы твердеют на поддоне в скважине, этот метод нельзя считать достаточно надежным, поскольку технология укладки бетонной смеси в скважину, ее уплотнение и условия твердения бетона в теле сваи существенно отличаются от способа изготовления контрольных кубиков. Поэтому
7*
99
наиболее показательными являются результаты испытаний на прочность образцов керна, выбуренного из ствола сваи.
По согласованию с проектной организацией, осуществляющей авторский надзор, пробы бетонной смеси на месте укладки их в скважину допускается не отбирать, а оценивать прочность бетона по данным контроля предприятия-изготовителя бетонной смеси.
4.2. Операционный контроль
Заглубление свай. Заглубление сваи, под которым понимается погружение готовой сваи или изготовление сваи непосредственно в грунте, начинают после инструментальной проверки высотной отметки поверхности и положения сваи на площадке.
Во время заглубления сваи контролируют отклонение продольной оси сваи от ее проектного положения.
При бурении и раскатывании скважин фиксируют скорость проходки скважины, вертикальность и частоту вращения рабочего органа, а также прикладываемые к нему усилия (вдавливающее усилие и вращающий момент). В случае необходимости при бурении скважин выполняют освидетельствование грунтов. Для этого привлекают организацию, проводившую инженерно-геологические изыскания на площадке.
При статическом продавливании скважины контролируют усилия зажима и вдавливания оболочки (трубы с закрытым нижним концом), ее отклонение от вертикали, скорость и глубину погружения.
Во время забивки или вибрационного погружения оболочки фиксируют ее отклонение и отказ. За отказ при забивке принимают значение осадки оболочки от одного удара молота, а при применении вибропогружателя - от его работы в течение 1 мин. Несущую способность сваи по данным, фиксируемым при забивке или вибрационном погружении оболочки, оценивают по рекомендациям СНиП 2.02.03 или СП 50-102
Все данные, фиксируемые при погружении или изготовлении свай, заносят в соответствующий журнал, записи в котором контролируют представитель проектной организации (авторского надзора) и/или представитель технического надзора заказчика.
Современные установки оборудованы бортовыми компьютерами (рис. 4.1), которые позволяют непрерывно контролировать параметры проходки скважин (рис. 4.2) и сохранять их в памяти. Файлу присваивают имя, соответствующее номеру сваи на исполнительной схеме свайного поля. Некоторые установки снабжаются принтерами,
100
которые печатают диаграммную ленту с параметрами, зафиксированными при образовании скважины.
Рис. 4.1. Бортовой компьютер в кабине буровой установки «Бауэр»
Профиль Давление сваи подачи бетона, бар
Скорость Скорость Часто га Угол накло-Угол накло-бу рения, извлечения, вращения, на поперек, на вдоль, фут/мин фут/мин об/мин град град
Рис. 4.2. Данные о ходе изготовления сваи, отображаемые на дисплее бортового компьютера
101
По окончании проходки скважины контролируют ее глубину и качество зачистки забоя от шлама путем медленного опускания в забой рабочего органа бурового станка и забора проб со дна скважины. Качество зачистки скважины может быть изучено с помощью малогабаритной цифровой видеокамеры. Отклонение глубины скважины от проектного значения не должно превышать ±100 мм. По результатам обследования скважины составляют акт.
Армирование и бетонирование. К армированию и бетонированию сваи приступают при наличии соответствующего акта о готовности скважины.
Во время производства работ по армированию и бетонированию свай производитель работ ведет соответствующий журнал, записи в котором контролирует представитель авторского надзора.
Перед армированием сваи проверяют соответствие арматуры или арматурного каркаса проекту. Арматурные каркасы, изготавливаемые на заводе или непосредственно на строительной площадке, помимо паспорта должны иметь маркировку. Номер арматурного каркаса, устанавливаемого в скважину, фиксируют в журнале производства работ.
Для свай, изготавливаемых без теряемого наконечника или башмака и армируемых по всей длине, должны быть предусмотрены меры, исключающие нарушение структуры грунта в забое скважины при установке арматуры или арматурного каркаса.
Для армирования верхней части сваи предусматривают крепления, препятствующие перемещению арматуры при извлечении обсадных труб и уплотнении бетонной смеси.
Во время бетонирования сваи непрерывно контролируют:
•	подвижность бетонной смеси;
•	давление подачи бетонной смеси;
•	интенсивность укладки бетонной смеси;
•	уровни бетонной смеси в бетонолитной трубе и в скважине;
•	уровни нижних концов бетонолитной и обсадной трубы (нижний конец бетонолитной трубы всегда должен быть заглублен в бетонную смесь не менее чем на 1 м);
•	температуру бетонной смеси (при отрицательных температурах наружного воздуха);
•	соответствие объема уложенной бетонной смеси объему столба смеси в обсадной трубе.
Время начала и конца бетонирования фиксируют в журнале работ. Там же фиксируют вынужденные перерывы в бетонировании, их причины и продолжительность.
102
При изготовлении буроинъекционных свай контролируют давление и продолжительность опрессовки скважины.
При электропрогреве бетонной смеси ее температуру в оголовке сваи измеряют техническими термометрами, закладываемыми в бетонную смесь.
В течение первых 4 ч после начала прогрева температуру следует измерять через каждый час, а в период изотермического прогрева и остывания - в соответствии с указаниями СНиП 3.03.01.
В период прогревания контролируют режим твердения бетонной смеси. Результаты замеров температур фиксируют в журнале.
Буровые и набивные сваи, бетонируемые в извлекаемых оболочках, изготавливают последовательно одну за другой при расстоянии между их продольными осями более 6d (где d - максимальный диаметр поперечного сечения сваи). Если расстояние между продольными осями свай составляет 6d и менее, то к изготовлению следующей сваи приступают не ранее достижения бетоном смежных свай прочности 2,5 МПа. Для вычисления прочности бетона в определенном возрасте Rt, МПа, используют формулу
(4.1)
‘	281g 28
где Т?28 - прочность бетона в возрасте 28 сут, МПа; t - возраст бетона в сутках, но не менее 3 сут.
4.3. Приемочный контроль
Общие положения
Приемку фундаментных конструкций из свай выполняют по результатам приемочного контроля на основе проектной и исполнительно-производственной документации. Приемочный контроль необходим для проверки соответствия возведенных фундаментных конструкций проекту и требованиям нормативных документов.
Контроль и приемку свай и свайных фундаментов осуществляет служба технического надзора заказчика с участием авторов проекта свайных фундаментов и исполнителей, выполнивших работы по сооружению фундаментов.
Приемку свайных фундаментов производят в два этапа: после погружения или изготовления свай и после выполнения работ по устройству ростверков. При этом к устройству ростверков приступают после приемки свайного поля.
103
Приемку работ по возведению фундаментных конструкций производят на основании:
•	проектов свайных фундаментов и проектов производства работ;
•	технологических регламентов на производство работ;
•	паспортов заводов-изготовителей на погружаемые сваи и сборные ростверки, арматуру и бетонную смесь (товарный бетон) для изготавливаемых на площадке свай и монолитных ростверков;
•	журнала учета входного контроля качества материалов и конструкций;
•	общего журнала работ;
•	акта на сдачу-приемку котлована под погружение или изготовление свай;
•	акта на геодезическую разбивку осей здания и фундаментов и закрепление строительных осей;
•	актов лабораторных испытаний контрольных образцов бетона;
•	исполнительных схем расположения свай с указанием их отклонений в плане, по глубине и по вертикали;
•	журналов погружения или изготовления свай;
•	сводных ведомостей погруженных или изготовленных свай;
•	документации по результатам опытных работ, включающей результаты испытаний грунтов сваями по ГОСТ 5686;
•	актов освидетельствования арматурных каркасов и скважин перед бетонированием изготавливаемых на площадке свай.
Во время приемки работ по строительству фундаментных конструкций из свай:
•	изучают предъявленную документацию;
•	освидетельствуют сваи и проверяют соответствие выполненных работ проекту;
•	инструментально проверяют правильность положения свай;
•	выполняют контрольные испытания свай, если их несущая способность вызывает сомнение.
Согласно российским нормам (СП 50-102) при приемке свай следует контролировать их положение в плане, отметки голов и вертикальность оси свай.
Предельные отклонения фактического положения забивных, виб-ропогружаемых, вдавливаемых и винтовых свай в плане от проектного при однорядном расположении свай поперек оси свайного ряда составляют ±0,2(7 (d - диаметр или сторона сечения свай), а вдоль оси ряда ±0,3(7; для кустов и лент с расположением в два и три ряда ±0,2(7 - для крайних свай поперек оси свайного ряда и ±0,3(7 ~ для ос
104
тальных свай и крайних свай вдоль оси свайного ряда; для сплошного свайного поля ±0,2<7 для крайних свай и ±0,4d - для средних свай.
Предельные отклонения фактического положения набивных, буровых и буроинъекционных свай в плане от проектного поперек ряда составляют ±10 см, а вдоль ряда при кустовом расположении свай ±15 см.
Предельные отклонения фактических отметок голов свай от проектных при монолитном ростверке или плите составляют ±3 см, при сборном ростверке ±1 см, а в безростверковом фундаменте со сборным оголовком ±5 см.
Предельные отклонения осей погруженных или изготовленных свай от вертикали составляют ±2% их длины.
Помимо этого с помощью разрушающих и неразрушающих методов контролируют качество стволов набивных, буровых и буроинъекционных свай.
Для проверки возможности передачи на сваи нагрузок, заложенных в проекте, проводят полевые контрольные испытания свай статической нагрузкой.
По результатам приемочного контроля свайных работ оформляют акт, в котором отмечают все выявленные дефекты и рекомендуют способы их устранения.
Возможность использования свай с дефектами или отклонениями выше предельных устанавливает разработчик проекта свайных фундаментов после выполнения дополнительного расчетного обоснования.
К устройству ростверков приступают после приемки свайного поля.
Разрушающие методы контроля качества свай
Контроль качества стволов буровых и набивных свай заключается в испытании на прочность образцов кернов, выбуренных по вертикали с различных глубин через 0,5 м. Для этого выбирают сваи, руководствуясь ГОСТ 28570. В частности, выбор свай для отбора проб бетона производят после визуального осмотра в зависимости от напряженного состояния с учетом минимально возможного снижения их несущей способности.
Пробы отбирают с использованием малогабаритной установки вращательного бурения, которую устанавливают над сваей и анкеруют в грунтовое основание.
Для отбора керна на конец колонковой трубы навинчивают буровую коронку, армированную алмазами или твердыми сплавами.
105
Полые буровые штанги удерживают буродержателем, закрепленным на торце полой колонковой трубы, оснащенной резьбой. Для охлаждения коронки и удаления раздробленной массы и шлама вниз по полым штангам подают буровой раствор. По мере продвижения коронки в керноприемнике колонковой трубы формируется бетонный цилиндр ненарушенной структуры (керн). Когда коронка достигает требуемой глубины, колонну штанг, колонковую трубу и коронку извлекают из скважины, а керн - из колонковой трубы. Полость, образованную в стволе скважины, заполняют мелкозернистым бетоном.
После этого керны маркируют (рис. 4.3) и составляют акт отбора проб. В акте указывают номер сваи, из которой отобрана проба, абсолютную отметку головы сваи на момент отбора, количество отобранных проб и их диаметр, глубину и дату отбора.
Рис. 4.3. Керны с нанесенной маркировкой, выбуренные из стволов свай
Затем керны передают в мастерскую, в которой их распиливают на образцы требуемой высоты в соответствии с ГОСТ 10180. Торцы образцов шлифуют, после чего образцы отправляют в лабораторию для определения прочности на сжатие. Контролю качества стволов подвергают одну сваю из ста, но не меньше двух свай из общего количества.
Контроль сплошности стволов буровых и набивных свай может быть выполнен путем оценки удельного водопоглощения бетона. С этой целью в свае вдоль ее продольной оси бурят скважину, которую опрессовывают водой. Обычно используют скважины, из которых отобраны керны.
106
Скважины перед опрессовкой тщательно очищают и промывают для удаления шлама. Вначале выполняют опрессовку скважины целиком. Удельное водопоглощение, л/мин, вычисляют на 1 м скважины на 1 атм давления по формуле
(4.2)
It
I Н + ~ I Ю
где у - удельное водопоглощение бетона, л/мин; Q ~ общий расход воды за время опрессовки, л; Н — показания манометра, атм; h — высота столба воды от оси манометра до середины испытываемого участка скважины, м; I - глубина испытываемого участка скважины, м; t - время после стабилизации расхода воды, в течение которого поддерживается давление на заданном уровне (не менее 30 мин), мин.
Если водопоглощение у не превышает 0,1 л/мин, сплошность бетона признают удовлетворительной. В противном случае опрессовке подвергают отдельные участки скважины для локализации места расположения дефекта. В зависимости от глубины расположения дефекта и его ориентировочных размеров принимают решение об инъекции цементного раствора в скважину или изготовлении дублирующей сваи.
Контроль качества стволов буроинъекционных свай осуществляют путем откопки голов у 2% выполненных свай и определения их прочности неразрушающими способами (ГОСТ 17624, ГОСТ 22690). При обнаружении дефектов в испытываемых сваях число испытаний увеличивают.
Контроль качества стволов буровых и набивных свай путем испытания прочности бетонных кернов на практике невозможно реализовать для проверки всех свай, так как он является разрушающим, очень трудоемким и дорогим методом.
Между тем сваи как ответственные конструкции, от качества которых зависит надежность эксплуатации здания (сооружения), должны подвергаться сплошному контролю, как это делается на заводах железобетонных конструкций.
Неразрушающие методы контроля качества свай
Для сплошного контроля используют неразрушающие методы.
Для определения фактических длин свай, локализации дефектов
(трещин, «шеек» - ослаблений сечений) и оценки механических ха-
рактеристик бетона свай используют сейсмоакустические (звуковые)
и ультразвуковые методы контроля.
107
Рис. 4.4. Тестирование буровой сваи сейсмоакустическим прибором ИДС-1
Рис. 4.5. Принцип сейсмоакус-тического метода:
1 - свая; 2 - молоток; 3 - сейсмоприемник; 4 — прибор
Работа с сейсмоакустическими и ультразвуковыми приборами делится на два этапа: тестирование свай на строительной площадке (рис. 4.4) и интерпретация полученной информации с помощью специального программного обеспечения.
Сейсмоакустический метод. Принцип действия сейсмоакустиче-ских приборов основан на регистрации параметров упругих волн, возбуждаемых в сваях с помощью
ударного импульса, переданного торцу сваи (рис. 4.5).
После удара молотком по торцу сваи продольная волна растяжения-сжатия распространяется по стволу сваи с некоторой скоростью с. Так как акустические свойства бетона сильно отличаются от акустических свойств дисперсных грунтов, свая представляет собой волновод с относительно небольшими потерями энергии на затухание и переизлуче-ние в геомассив. На границе раздела сред (бетон - инородное включение, бетон - грунт и т. п.) звуковая волна отражается. Временной интервал между первоначальным ударом молотка и отражением от границы сред измеряется прибором и равняется времени Z, необходимому для рас-
пространения волны по стволу сваи длиной I дважды (вниз и вверх):
(4.3)
После измерения времени распространения t звуковой волны по
свае определяют один из двух параметров:
• скорость распространения волны по длине сваи;
• длину сваи по известной скорости распространения волны.
108
Для регистрации отраженных волн, или эхосигналов, используют датчики электродинамического или пьезоэлектрического типов, устанавливаемые на торцовой поверхности сваи. Для улучшения акустического контакта между сваей и сейсмоприемником применяют специальные незамерзающие мастики или пластилин.
С помощью аналого-цифрового преобразователя сигнал, вызванный возбудителем и зафиксированный велосиметром (датчиком скоростей), преобразуется в рефлектограмму - зависимость скорости V смещения частиц оголовка сваи от времени. Если используется акселерометр (датчик ускорений), то прибор автоматически производит интегрирование зависимости «ускорение—время» для получения зависимости «скорость-время».
Рефлектограммы хранятся в памяти прибора в виде файлов. После тестирования свай файлы перемещают на персональный компьютер. Затем с помощью программного обеспечения, поставляемого вместе с прибором, выполняют обработку рефлектограмм - фильтрацию и усиление сигнала. Фильтрация позволяет устранить высокочастотный шум, усложняющий анализ результатов тестирования, и получить гладкую рефлектограмму.
Трение по боковой поверхности сваи вызывает затухание сигнала по длине. Для получения четкой рефлектограммы трение, которое обычно считается логарифмически возрастающим с глубиной, компенсируют с помощью временно-амплитудной регулировки усиления. Для этого обычно используют экспоненциальное усиление. В хорошо сбалансированных рефлектограммах пики, соответствующие удару по оголовку и отражению волны от пяты сваи, должны иметь приблизительно одинаковую амплитуду (рис. 4.6). Анализ рефлектограмм позволяет определить длину сваи и локализовать дефекты в ее стволе.
Длину сваи I определяют косвенным методом исходя из измеренного прибором временного интервала Z, при этом скорость продольной волны с в свае считается известной:
ct
(4.4)
Погрешность определения (именно определения, а не измерения) длины сваи I (скорости волны с) напрямую зависит от того, как точно задана скорость волны с (длина сваи /).
Для получения достоверных результатов торцы свай должны быть горизонтальными, чистыми, с шероховатостью не более 2,0 мм. Не допускается наличие воды, цементного молока и трещин на тор-
109
цах свай. Возраст бетона на момент испытаний должен быть не меньше 7 дней. В период тестирования свай сейсмоакустическим методом не допускается работа механизмов, создающих вибрацию.
Рис. 4.6. Рефлектограмма, полученная при испытании забивной сваи сейсмоакустическим прибором «Интегрити Тестинг Систем» (длина сваи -9 м; скорость звуковой волны - 3692 м/с; период колебания - 0,45 мс)
Если рассматривать волну как самостоятельный объект, то, используя второй закон Ньютона, можно показать, что перемещение упругой волны по стержню характеризуется скоростью звука, которая зависит от свойств среды и определяется по формуле
с = ^Е/р,
(4-5)
где Е - динамический модуль упругости бетона, МПа; р - плотность бетона, кг/м3.
В таком случае для тяжелого бетона класса В35 естественного твердения скорость распространения продольной волны составляет
с = / 34,5-109/2500 = 3700 м/с.
Для строительных материалов, в частности для бетона, при отсутствии прямой функциональной зависимости существует достаточно устойчивая и тесная корреляция (т. е. статистическая связь) между скоростью звука и прочностью материала - в более прочном материале скорость звука выше. Эта связь сокращенно именуется «корреля-ция-скорость-прочность», или «связь КСП». Однако эта связь не отражает сложное понятие прочности бетона. Так, в сваях (стержнях)
но
при распространении продольных волн появляются волны поперечного растяжения и радиальные волны. Поэтому скорость распространения продольных волн меньше, чем в неограниченной среде.
Дефекты свай можно характеризовать изменением площади поперечного сечения от A i до А2 или свойств материала Е и р. Когда волна встречает неоднородность, она частично отражается назад, частично проходит вперед (рис. 4.7).
Рис. 4.7. Свая с ослабленным сечением:
а - зависимость напряжения о в оголовке сваи от времени /; б- рефлектограмма (зависимость скорости V смещения частиц оголовка сваи от времени /); в - зависимость положения звуковой волны от времени (интерференция волн)
Для анализа поведения волны в сваях произвольной формы, допуская, что при ударном воздействии в свае возникает только продольная волна, используют одномерную теорию распространения волн, по которой напряжение, вызываемое отраженной волной, будет
ill
напряжение, вызываемое пройденной волной,
(4.6)
(4.7)
где Z, = AjCjpi - акустическое сопротивление (импеданс) z-й среды; Ginc — напряжение, вызванное волной в результате ударного воздействия.
Уравнения (4.6) и (4.7) позволяют моделировать поведение волны и применимы для стержней произвольной формы. Для визуализации процесса распространения волны удобно использовать зависимость координаты продольной волны во времени: х
Связь между напряжениями а, вызванными ударным воздействием и скоростью смещения V частиц оголовка сваи, устанавливается зависимостями
(4.9)
А7
Д/’
где AZ — смещение частиц сваи, м; А/ — время, за которое произошло смещение А/, с.
На рис. 4.7 представлен график распространения волны в свае с ослабленным поперечным сечением. Напряжения вычислены по уравнениям (4.6) и (4.7).
Для испытания свай сейсмоакустическим методом используют различные приборы (рис. 4.8).
Ультразвуковой метод. Этот метод позволяет оценить целостность (сплошность) бетонных стволов буровых и набивных свай. При использовании метода применяют датчики, излучающие волны ультразвукового диапазона с частотой колебаний выше 20 кГц.
Для выполнения контроля в сваи при их изготовлении на всю длину закладывают пластмассовые или металлические трубки. Трубки размещают параллельно друг другу. Диаметр каждой трубки должен быть таким, чтобы при тестировании сваи в трубку можно было поместить источник или приемник ультразвуковых волн. Количество трубок зависит от диаметра сваи. Некоторые варианты размещения трубок в свае приведены на рис. 4.9.
112
Рис. 4.8. Сейсмоакустические приборы:
а - ИДС-1 (Россия); б - «Покет Пайл Эхо Тестер» (Великобритания); в - «Интегрити Тестинг Систем» (Нидерланды); г - «Пайл Эхо Тестер» (Великобритания)
Рис. 4.9. Схемы размещения трубок в свае с сетями ультразвукового просвечивания
8 Заказ 598
113
Ультразвуковое просвечивание выполняют с использованием приборов (рис. 4.10); в состав которых входят датчики (излучатель и приемник ультразвуковых волн), устройство регистрации данных, кабель для соединения датчиков с регистрирующим устройством и приспособления для измерения глубины погружения датчиков. Современные приборы снабжаются цифровыми глубиномерами.
Рис. 4.10. Ультразвуковой прибор «Кросс Хол Ультра-соник Монитор»
Для возбуждения волны применяют пьезоэлектрические датчики, преобразующие электрический импульс в акустические колебания. Точно такие же датчики преобразуют акустическую волну, прошедшую через сваю, в электрический сигнал. Перед началом тестирования трубки заполняют водой, обеспечивая акустический контакт между излучателем и приемником ультразвуковых волн.
' лыразвуковое просвечивание бетона стволов свай заключается в следующем. В забой одной трубки опускают излучатель ультразвуковых волн, в забой другой трубки - приемник. После возбуждения ультразвуковой волны она распространяется по бетонному стволу сваи. Время первого вступления волны фиксируется приемником и сохраняется в памяти регистрирующего устройства.
Поскольку расстояние / между излучателем и приемником известно, а время t прохождения ультразвуковой волны измеряется прибором, скорость распространения ультразвука в бетоне между трубками вычисляется по формуле
(4.10)
114
После просвечивания бетона на определенной глубине источник с приемником приподнимают и повторяют просвечивание бетона между трубками. Так последовательно осуществляют просвечивание бетона по всей длине сваи. Для сокращения времени тестирования одновременно используют несколько приемников ультразвуковых волн.
Программное обеспечение приборов позволяет визуализировать результаты серии измерений (рис. 4.11). Графики изменения времени и скорости распространения ультразвука по длине сваи позволяют оценить сплошность и качество бетонного ствола сваи между двумя трубками.
Для получения объемной томограммы скорости распространения ультразвука излучатель и приемники во время тестирования размещают на разных глубинах.
После окончания ультразвукового тестирования в трубки нагнетают цементный раствор, повышая тем самым несущую способность бетонного ствола
—о— Время, мс
О 1,5 3,0 4,5 6,0
—v— Скорость, км/с
Низкая Высокая
—о— Относительная энергия
Рис. 4.11. Результаты ультразвукового просвечивания бетона между двумя трубками
сваи.
Контроль качества бетонных стволов свай целесообразно выполнять в том же возрасте, в котором испытаны на прочность контрольные образцы бетона (бетонные кубики) и/или образцы керна.
Прочность бетона определенного состава и технологии укладки в скважину можно оценивать по.тарировочным графикам. Для построения графиков перед испытанием образцов керна на прочность в них определяют скорость распространения ультразвука по ГОСТ 17624. Путем математической обработки результатов механических испытаний и данных ультразвукового контроля строят корреляционную зависимость «скорость-прочность» по методике, изложенной в ГОСТ 17624.
Для ориентировочной оценки качества бетона используют данные, приведенные в табл. 4.1 [4].
8*
115
Таблица 4.1
Оценка качества бетона по скорости распространения ультразвука
Качество бетона	Скорость распространения ультразвука, м/с	Прочность бетона на сжатие, МПа
Очень плохое	<3000	7
Плохое	3000...3400	10
Удовлетворительное	3400...3900	18
Хорошее	3900...4300	30
Очень хорошее	>4300	>30
Скорость распространения ультразвука в бетоне и железобетоне. Скорость распространения ультразвука в бетоне может варьировать в диапазоне от 2000 до 5500 м/с. Такой разброс обусловлен влиянием различных факторов. Наиболее существенными среди них являются: плотность и возраст бетона, условия твердения, объем и разновидность заполнителя, показатель водоцементного отношения, влажность бетона, процент армирования в железобетонных конструкциях, напряженное состояние контролируемого изделия [4].
Влияние плотности бетона. При постоянном составе бетона его прочность зависит от пористости. Чем больше пор в бетоне, тем меньше его плотность, а следовательно, и прочность. Поры препятствуют распространению ультразвука. Например, при увеличении пористости бетона на 10% скорость ультразвука уменьшается на 7%, а при увеличении пористости бетона на 30% - уменьшается на 30%.
Влияние возраста бетона. Твердение бетона, сопровождающееся нарастанием его прочности, происходит в основном в течение первого месяца. С увеличением прочности бетона увеличивается и скорость ультразвука. Поэтому существенное нарастание скорости ультразвука наблюдается только в первый месяц после бетонирования сваи или другой конструкции.
Зная возраст бетона Z, сут, и его кубиковую прочность R, МПа, можно вычислить скорость распространения ультразвука с, м/с, по следующим формулам [42]:
1/6
3
(4.И)
30
116
с,о = 3946 lg1/€ (t +1),	(4.12)
где Сзо - скорость распространения волны, м/с, в бетоне с прочностью при сжатии R =30 МПа.
Влияние количества и вида заполнителя. В качестве крупного заполнителя в бетоне используют щебень или гравий различного минералогического состава. Бетон является материалом неоднородным, поскольку физико-механические характеристики крупного и мелкого заполнителей отличаются от соответствующих характеристик цементного камня. Это обусловливает различные скорости распространения ультразвука в бетонах равной прочности, выполненных с использованием заполнителей различного минералогического состава. Ввиду того, что 70...85% объема тяжелого бетона составляет крупный заполнитель, при постоянных значениях водоцементного отношения и количества крупного заполнителя скорость ультразвука в бетоне в большей степени зависит от упругих свойств заполнителя.
В мелкозернистом бетоне на скорость ультразвука влияют упругие свойства песка и цемента. Минералогический состав песка практически повсеместно изменяется в незначительных пределах, что мало сказывается на скорости распространения ультразвука.
Изменение количества песка существенно влияет на скорость распространения ультразвука. Так, увеличение объема песка на 10% влечет за собой изменение скорости ультразвука на 5... 10%.
Влияние количества цемента. Цемент служит в бетоне материалом, который связывает между собой мелкий и крупный заполнитель. При этом прочность цементного камня меньше прочности заполнителей. После превышения некоторого объема цемента, необходимого для соединения заполнителя, прочность бетона снижается. Таким образом, на скорость распространения ультразвука влияет количество цемента, от которого, в свою очередь, зависит прочность бетона.
Влияние температуры. При повышении температуры скорость ультразвука уменьшается. Например, при увеличении температуры бетона на 10 °C скорость ультразвука уменьшается на 40 м/с.
Влияние арматуры. При наличии арматуры в бетоне скорость распространения ультразвука увеличивается. В среднем в железобетоне в зависимости от количества и диаметра применяемой арматуры скорость ультразвука увеличивается на 6...8% по сравнению с неармированным бетоном.
Влияние напряженного состояния бетона. Скорость распространения ультразвука существенно зависит от напряженного состояния в бетоне.
117
При сжатии бетонного образца постепенно возрастающей нагрузкой и одновременном его прозвучивании ультразвуком поперек действия силы или под небольшим углом наклона на начальном этапе нагружения наблюдается увеличение скорости ультразвука. При дальнейшем возрастании нагрузки скорость ультразвука начинает снижаться. Такое поведение объясняется следующими обстоятельствами. На начальном этапе нагружения, когда напряжения в бетоне невелики, происходит его уплотнение, что и вызывает увеличение скорости ультразвука. При больших напряжениях в бетоне начинают появляться трещины, и этот процесс нарастает с ростом нагрузки. С появлением трещин и с увеличением их количества и протяженности скорость ультразвука снижается.
При растяжении бетонного образца уплотнения бетона не происходит, и поэтому скорость ультразвука при постепенном увеличении нагрузки постоянно уменьшается.
Проводя параллельно механические и ультразвуковые испытания, можно установить величину напряжений, при которых начинается интенсивный процесс трещинообразования в бетоне заданного состава.
Выбор метода неразрушающего контроля. Преимуществом ультразвуковых (высокочастотных) волн является возможность обнаружения мелких дефектов, поскольку длина волны соизмерима с размерами дефектов. Но так как ультразвуковые волны являются короткими, они в большей степени подвержены потере энергии за счет внутреннего трения (затухания) и отражения от неоднородной среды (рассеяния).
Преимуществом низкочастотных (длинных) волн является меньшее затухание, благодаря чему они распространяются на большие расстояния. Поэтому сейсмоакустический метод используют для контроля длины свай и выявления крупных дефектов.
Испытания свай статическими нагрузками
Контрольные испытания свай статическими нагрузками выполняют для проверки возможности передачи на сваи нагрузок, заложенных в проекте. Иными словами, целью проведения контрольных испытаний является проверка выполнения условия
(4.13)
где N — нагрузка на сваю по проекту; Fd — несущая способность грунтового основания сваи, определенная по данным испытаний; Ул - коэффициент надежности, который при определении Fj по ре
118
зультатам полевых испытаний статической нагрузкой принимают равным 1,2.
Сваи, подлежащие контрольным испытаниям, отмечаются в проекте фундамента на плане свайного поля. Таким образом, производитель свайных работ при изготовлении этих свай соблюдает все необходимые технологические требования.
Целесообразно испытывать сваи, качество изготовления которых вызывает опасение после тестирования неразрушающими методами. В некоторых случаях это может вызвать затруднения из-за недостаточного количества анкерных свай и невозможности монтажа упорных конструкций. Проблему можно решить, используя грузовую платформу с пригрузами в качестве упора для домкрата.
Испытания свай стандартным методом. Контрольные испытания свай статическими вдавливающими, выдергивающими или горизонтальными нагрузками выполняют в соответствии с ГОСТ 5686, СНиП 2.02.03 и СП 50-102. Согласно ТСН 50-302 количество испытываемых свай каждого типа должно составлять не менее 2 шт. Тип сваи определяется длиной, диаметром и технологией изготовления.
Оборудование и приборы. Для испытания свай используют установки, в состав которых входят:
•	устройство для нагружения сваи (домкраты или тарированный груз);
•	упорная конструкция для восприятия реактивных сил (система балок или ферм с анкерными сваями и/или грузовая платформа);
•	устройство для измерения перемещений сваи во время испытания (реперная система с измерительными приборами).
Наибольшее распространение для испытания свай статической вдавливающей нагрузкой получили установки с одним домкратом или батареей домкратов, упираемых в опорную раму (из балок или ферм), связанную с анкерными сваями (рис. 4.12). Когда реактивные выдергивающие силы не могут быть полностью восприняты анкерными сваями, домкрат упирают в платформу, на которую укладывают тарированный груз. В качестве грузовой платформы можно использовать сваевдавливающую установку треста № 101 Главле-нинградстроя.
Конструкция установки рассчитывается на нагрузку, превышающую на 20% наибольшую нагрузку, предусмотренную программой испытаний.
119
Для исключения влияния анкерных свай на испытываемую сваю при проведении контрольных испытаний руководствуются следующими соображениями. Острие анкерных свай должно располагаться не ниже острия испытываемой сваи. Расстояние от продольной оси испытываемой сваи до анкерной сваи, а также до опор реперной установки должно быть не менее трех наибольших размеров поперечного сечения сваи (диаметром до 800 мм), но не менее 1,5 м. Для свай диаметром более 800 мм, а также для винтовых свай расстояние между испытываемой и анкерной сваями в свету допускается не менее двух наибольших размеров поперечного сечения сваи.
Перемещения свай измеряют с помощью двух или более приборов (прогибомеров или индикаторов), обеспечивающих погрешность измерений не более 0,1 мм. Приборы для измерения перемещений устанавливают симметрично на равных (не более чем 2 м) расстояниях от испытываемой сваи.
Все приборы, используемые для измерения перемещений свай и нагрузок, должны быть протарированы и периодически проверяться согласно паспортным данным. Перед их отправкой на место испытаний проводят внеочередную поверку.
Перед испытанием сваи статической вдавливающей нагрузкой анкерные сваи подготавливают в соответствии с намечаемым способом восприятия реактивных выдергивающих сил: через боковое трение (рис. 4.12) или обнаженную продольную арматуру свай (рис. 4.13).
Методика испытания. Испытания забивных или вдавливаемых свай начинают после их «отдыха», в течение которого восстанавливаются структурные связи грунта, нарушенные при погружении.
Продолжительность «отдыха» зависит от состава, свойств и состояния прорезаемых сваей грунтов и грунтов под нижним концом сваи. Для песчаных грунтов (кроме водонасыщенных мелких и пылеватых) время «отдыха» составляет не менее 3 сут, а для глинистых грунтов - не менее 6 сут.
При прорезании песчаных и наличии под острием сваи крупнообломочных, плотных песчаных или глинистых грунтов твердой консистенции продолжительность «отдыха» допускается сокращать до 1 сут.
Более продолжительный срок «отдыха» устанавливают при про-
резании водонасыщенных мелких и пылеватых песков (не менее
10 сут), глинистых грунтов мягко- и текучепластичной консистен-
ции (не менее 20 сут).
120
Рис. 4.12. Принципиальная схема установки для испытания призматических свай заводского изготовления статической вдавливающей нагрузкой:
а - вид спереди; б - вид сбоку (реперная система не показана условно); 1 - анкерная свая; 2 - хомут; 3 - тяга; 4 — закладная балка; 5 - домкратная балка; 6 — гидравлический домкрат; 7 - испытываемая свая; 8 - реперная система с прогибомерами
Рис. 4.13. Общий вид установки для испытания буровой сваи статической вдавливающей нагрузкой: 1 - тяга анкерной сваи «Титан»; 2 - испытываемая свая;
3 - балка упорной конструкции
121
Испытания буровых или набивных свай начинают после достижения бетоном свай 80% проектной прочности. Начало испытания свай, заглубленных другими способами, назначают не ранее чем через 1 сут после их погружения.
Нагружение испытываемой сваи производят равномерно, ступенями нагрузки. Значение ступени нагрузки принимают равным не более 1/10 заданной в программе испытаний наибольшей нагрузки на сваю Мпах- При заглублении нижних концов свай в крупнообломочные грунты, гравелистые и плотные пески, а также глинистые грунты твердой консистенции значение первых трех ступеней нагрузки принимают равными 1/5 наибольшей нагрузки.
На каждой ступени нагружения сваи снимают отсчеты по всем приборам для измерения деформаций в следующей последовательности: перед нагружением сваи (нулевой отсчет), сразу после приложения нагрузки (первый отсчет), затем последовательно четыре отсчета с интервалом 30 мин и далее через каждый час до условной стабилизации деформации (затухания перемещения).
За критерий условной стабилизации деформации принимают скорость развития осадки сваи на данной ступени нагружения, не превышающую 0,1 мм за последние:
60 мин наблюдений, если под нижним концом сваи залегают песчаные грунты или глинистые грунты от твердой до тугопластичной консистенции;
2 ч наблюдений, если под нижним концом сваи залегают глинистые грунты от мягкопластичной до текучей консистенции.
Нагрузку при испытании сваи следует доводить до значения, при котором общая осадка сваи составит не менее 40 мм.
При заглублении нижних концов свай в крупнообломочные, плотные песчаные и глинистые грунты твердой консистенции нагрузку необходимо доводить до полуторного значения несущей способности сваи, определенного расчетом по СНиП 2.02.03 или СП 50-102.
В любом случае при контрольном испытании сваи наибольшая нагрузка не должна превысить несущую способность сваи по материалу Fm.
После достижения наибольшей нагрузки выполняют разгрузку сваи ступенями. Значение ступеней разгрузки принимают равным удвоенным значениям ступеней нагружения. Каждую ступень разгрузки выдерживают не менее 15 мин. Отсчеты по приборам для измерения деформаций снимают сразу после каждой ступени разгрузки и через 15 мин наблюдений.
122
После полной разгрузки (до нуля) наблюдают за упругим перемещением сваи в течение 30 мин при песчаных грунтах, залегающих под нижним концом сваи, и 60 мин при глинистых грунтах. Показания по приборам снимают через каждые 15 мин.
Во время проведения испытаний ведут журнал испытаний.
Результаты испытания оформляют в виде графиков зависимости деформации (осадки, выхода, горизонтального перемещения) сваи от нагрузки и изменения деформации во времени по ступеням нагружения (рис. 4.14).
Рис. 4.14. Графическое оформление результатов испытания свай статической вдавливающей нагрузкой:
а - график зависимости осадки сваи s от нагрузки N; б- графики развития осадки сваи 5 во времени t для каждой ступени нагружения
Грунты, прорезаемые сваями и особенно залегающие под их нижними концами, определяют вид графика зависимости осадки s от нагрузки N (рис. 4.15).
123
Если в ходе испытания сваи статической нагрузкой Armax = Fm получен график вида 1 (рис. 4.15, а), это означает что несущая способность грунтового основания сваи (несущая способность сваи по грунту) превышает несущую способность сваи по материалу. Такое возможно, когда острие сваи заглублено в малосжимаемые грунты (крупнообломочные грунты; пески гравелистые и плотные; глинистые грунты твердой консистенции).
В результате статического испытания сваи нагрузкой = Fm может быть получен график вида? (рис. 4.15,а). Согласно этому графику при некоторой нагрузке М происходит непрерывное нарастание деформации (срыв сваи), которое свидетельствует об исчерпании грунтовым основанием сваи несущей способности. То есть в этом случае несущая способность сваи по грунту меньше несущей способности сваи по материалу.
Когда острие сваи не доведено до кровли несущего слоя, график зависимости осадки сваи от нагрузки будет иметь вид 3 (рис. 4.15, а) вместо графиков вида 1 или 2.
а	б	в
Рис. 4.15. Характерные виды графиков зависимости осадки сваи 5 от нагрузки N
Последовательное заглубление забивных, вдавливаемых или набивных свай на близком расстоянии друг от друга может привести к выпору некоторых уже заглубленных свай. При испытании сваи, поднятой выпором, график 5 =f(N) имеет вид 4 или 5 (см. рис. 4.15, б) в зависимости от сжимаемости несущего слоя. Приложение первой ступени нагрузки сопровождается провальной осадкой сваи 5ВЫП на величину ее выпора. После этого наступает стадия уплотнения грунтов под пятой сваи.
Интерпретация результатов испытаний. Фактическую несущую способность сваи вычисляют по формуле
124
(4.14)
•g
где ус - коэффициент условий работы сваи; в случае вдавливающих или горизонтальных нагрузок ус = 1; FUiп - нормативное значение предельного сопротивления сваи, кН; yg - коэффициент надежности по грунту.
Нормативное значение предельного сопротивления сваи Fu„ и значение коэффициента надежности по грунту yg определяют на основании результатов статистической обработки частных значений предельных сопротивлений свай Fu, руководствуясь требованиями ГОСТ 20522 применительно к методике, приведенной в нем для определения временного сопротивления при значении доверительной вероятности а = 0,95.
Если количество испытанных свай одного типа в одинаковых грунтовых условиях составляет менее шести, то нормативное значение предельного сопротивления сваи Fu n принимают равным наименьшему предельному сопротивлению полученному из результатов испытаний, а коэффициент надежности по грунту yg — 1.
За частное значение предельного сопротивления сваи по грунту Fu принимают нагрузку N, при постоянном значении которой наблюдается непрерывное возрастание осадки 5 (срыв сваи).
В случае если свая не доведена до срыва (графики вида 1,6, 7 и 8 на рис. 4.15, в), определение значения предельного сопротивления сваи Fu является условным, поскольку неясно, какой осадке оно соответствует. Для оценки Fu по графикам вида 1, 6, 7 и 8 используют различные критерии. Так, например, СП 50-102 за частное значение предельного сопротивления сваи по грунту Fu рекомендует принимать нагрузку N, под воздействием которой свая получит осадку, равную 5 и определяемую по формуле
5 =	(4.15)
где - предельное значение средней осадки фундамента возводимого сооружения, устанавливаемое по СНиП 2.02.01; £ - коэффициент перехода от предельного значения средней осадки фундамента сооружения 5И к осадке сваи, полученной при статических испытаниях с условной стабилизацией (затуханием) осадки.
Согласно СП 50-102 значение коэффициента £ следует принимать равным 0,2 в случаях, когда испытание свай производят при условной стабилизации, равной 0,1 мм за 1 ч, если под их нижними
125
концами залегают песчаные или глинистые грунты с консистенцией от твердой до тугопластичной, а также за 2 ч, если под их нижними концами залегают глинистые грунты от мягкопластичной до текучей консистенции. Значение коэффициента £ допускается уточнять по результатам наблюдений за осадками зданий, построенных на свайных фундаментах в аналогичных грунтовых условиях.
Если осадка, определенная по формуле (4.15), окажется более 40 мм, то за частное значение предельного сопротивления сваи Fu согласно СП 50-102 следует принимать нагрузку, соответствующую 5 = 40 мм.
Если при максимальной достигнутой при испытаниях нагрузке Мпах, которая окажется равной или более 1,5 Fd (где Fd - несущая способность сваи, вычисленная расчетным методом), осадка сваи 5 при испытаниях окажется менее значения, определенного по формуле (4.15), то в этом случае за частное значение предельного сопротивления сваи^„ СП 50-102 допускает принимать максимальную нагрузку Мпах, полученную при испытаниях.
Испытания свай ускоренным методом. Результаты натурных испытаний свай на площадке с однородными в простирании грунтами при различных скоростях приложения знакопостоянных монотонных и циклических нагрузок позволили установить, что значение нагрузки Fu, при которой происходит «срыв», одинаково для свай, находящихся в одинаковых условиях, и не зависит от скорости осадок [50]. Это означает, что для определения Fu можно проводить экспресс-испы-тания. Несмотря на то что кривые «нагрузка-осадка» будут различны для различных скоростей осадок, все эти кривые будут иметь общую асимптоту F = Fu. Это ранее отмечалось в работах А. А. Луги.
Каждой скорости нагружения соответствует своя кривая «нагрузка-осадка» при однократном монотонном нагружении. При циклическом знакопостоянном нагружении можно построить огибающую, которая всегда совпадает с кривой при однократном монотонном нагружении. Эта кривая весьма устойчива для конкретной сваи, т.е. она не зависит от числа циклов, а определяется лишь скоростью нагружения и имеет еще более устойчивую вертикальную асимптоту F = Fu, которая одинакова для всех таких кривых и не зависит от числа проведенных циклов нагружения.
Сравнение с кривыми, полученными из испытаний при ступенчатом нагружении со стабилизацией осадок на каждой ступени, показало, что сваи имеют ту же самую предельную нагрузку Fu, что и при постоянной скорости осадок.
126
Испытания свай методом Остерберга выполняют на предпро-ектной стадии, т.е. до начала проектирования и массового заглубления свай. Метод позволяет раздельно определить несущую способность грунта по острию и по боковой поверхности свай [45, 46]. Его обычно используют для испытания буровых или набивных свай больших габаритов.
Особенность метода заключается в использовании для нагружения сваи ячейки Остерберга, представляющей собой мощный домкрат в защитном корпусе. Ячейку размещают непосредственно на грунте в забое скважины или на поверхности бетона, которым частично заполнена скважина (рис. 4.16).
Рис. 4.16. Испытания сваи методом Остерберга:
а - принципиальная схема; б - расчетная схема; 1 - балка реперной системы; 2 - компьютер; 3 - устройство регистрации данных; 4 - коммутатор; 5 - дат-чик перемещений; 6 - магистраль гидравлической системы; 7 - пост управления гидравлической системой; 8 - преобразователь перемещений; 9 - ячейка Остерберга; 10 - арматурный каркас; 11 - распределительная плита; f и R- сопротивление грунта соответственно по боковой поверхности сваи и под острием; N - нагрузка, передаваемая ячейкой Остерберга на верхнюю и нижнюю части сваи; Si и s2 - вертикальные перемещения соответственно верхней и нижней части сваи
127
Перед погружением ячейки к ней приваривают опорные плиты, диаметр которых немного меньше диаметра скважины. Между плитами монтируют преобразователи перемещений. С их помощью измеряют расширение (увеличение высоты) ячейки Остерберга при нагружении сваи. Для размещения ячейки на определенной глубине к одной из ее опорных плит приваривают к концу арматурный каркас. На арматурном каркасе размещают датчики для регистрации напряжений в стволе сваи во время ее испытания.
Испытания начинают после достижения бетоном свай 80% проектной прочности и монтажа реперной системы для измерения вертикальных перемещений сваи.
Нагружение сваи выполняют ступенями с помощью ячейки Остерберга. Каждую ступень выдерживают до условной стабилизации деформации. Во время испытания фиксируют нагрузку, передаваемую на сваю с помощью ячейки Остерберга, измеряют выход сваи 51 и расширение ячейки s = + s2. Выход сваи измеряют с помощью реперной системы, смонтированной над сваей. Реперная система состоит из стоек и ригелей, на которых крепятся датчики перемещений.
Результаты статических испытаний оформляют графически в виде зависимости вертикального перемещения от нагрузки (рис. 4.17) и от времени. Несущую способность грунтового основания сваи оценивают по описанной выше методике.
Нагрузка N, МН
Рис. 4.17. Графики зависимости вертикального перемещения от нагрузки W, получаемые при испытании сваи методом Остерберга
При испытании длинных свай учитывают вертикальные деформации их стволов. Для этого на арматурных каркасах с определенным шагом закрепляют датчики напряжений. Значения напряжений, получаемые во время испытания сваи, используют при камеральной обработке для вычисления деформации ствола.
Метод Остерберга позволяет испытывать сваи больших габаритов без использования анкерных свай, что позволяет сократить расходы на стадии геотехнических изысканий.
128
Для испытания свай заводского изготовления, погружаемых статическим или динамическим способом, используют специальные конструкции свай с внутренним каналом, а ячейки Остерберга монтируют на нижних концах свай с помощью специальных креплений.
Испытание свай методом Ван Вила. Метод позволяет разделить общее сопротивление грунта на сопротивление под острием сваи R и сопротивление по ее боковой поверхности /[49]. Для этого сваю испытывают статической нагрузкой. При испытании после приложения каждой из нагрузок их полностью снимают, при этом измеряют величину упругой осадки сваи. Результат испытания оформляют в виде зависимости «нагрузка - упругая осадка» (рис. 4.18). Многочисленные испытания по этой методике показали, что после полного использования сил трения по боковой поверхности сваи зависимость выглядит в виде прямой. Прямая линия, проведенная из начала координат параллельно указанной прямой, характеризует сопротивление грунта под острием сваи. На рис. 4.18 крестиками показано сопротивление грунта под острием сваи, определенное непосредственным измерением с помощью тензометров сопротивления [44]. Как
видно из этого рисунка, прямая, проведенная из начала координат параллельно концевому участку кривой «нагрузка - упругая дефор
мация», достаточно точно показывает сопротивление грунта под острием сваи при различных упругих осадках сваи. Таким образом,
эта линия разделяет общее сопротивление сваи на сопротивление
грунта под острием и сопротивление по боковой поверхности.
При построении графика, аналогичного показанному на
рис. 4.18, следует при определении упругой осадки сваи учитывать
ее упругую деформацию, которая зависит от распределения приложенной к свае нагрузки на сопротивление грунта под острием и по боковой поверхности сваи. Поэтому график строят методом последовательного приближения. В первом приближении упругую деформацию сваи не учитывают и строят график «нагрузка - упругая осадка». По графику определяют нагрузки, приходящиеся на острие FR и на боковую поверхность Ff, и по ним находят упругую деформацию сваи при каждой нагрузке. Упругую деформацию сваи приближенно определяют по формуле
Рис. 4.18. График «нагрузка - упругая осадка»
9 Заказ 598
129
(4.16)
где А и I - соответственно площадь поперечного сечения сваи и ее длина; Е - модуль упругости материала сваи; и Ту- соответственно нагрузки, приходящиеся на острие и боковую поверхность сваи.
Затем строят график во втором приближении, но уже с учетом упругой деформации сваи.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
Строительный бум, начавшийся в середине 90-х годов прошлого столетия в крупных городах России, привел к необходимости внедрения и широкого применения новых типов свайных фундаментов, в том числе из свай, изготавливаемых в грунте. Строительные компании в массовом порядке начали модифицировать буровые станки под оборудование для изготовления набивных, буровых и буроинъекционных свай. Крупные организации стали закупать или брать в лизинг новые или бывшие в употреблении зарубежные установки.
В свою очередь, это потребовало освоения и приспособления к местным грунтовым условиям во многом новых для отечественного фундаментостроения технологий изготовления и погружения свай.
Расчеты, выполняемые по рекомендациям отечественных строительных нормативных документов, далеко не всегда дают достоверную оценку несущей способности и деформации оснований фундаментов из свай, изготовленных по новым технологиям. Это объясняется тем, что технические нормы и правила, разработанные еще в Советском Союзе, были ориентированы в основном на предварительно изготовленные сваи, погружаемые забивкой, или на некоторые виды буронабивных свай. Именно по таким видам свай были выполнены многочисленные научные исследования, результаты которых и легли в основу существующих до сих пор нормативных таблиц для определения несущей способности основания свай.
В связи с этим довольно часто наблюдается значительное расхождение между расчетным и фактическим значением несущей способности и осадки сваи. Во многом причина таких расхождений заключается в том, что слабо изучены физические процессы, происходящие в грунтовом массиве при изготовлении свай по современным технологиям.
130
Разработка достоверных методов оценки взаимодействия таких свай с грунтовым основанием требует проведения комплексных научных исследований.
Приспособление новых технологий изготовления свай к местным грунтовым условиям и разработка достоверных методов оценки их несущей способности являются в настоящее время актуальной задачей для инженеров-геотехников.
ЛИТЕРАТУРА
1.	Ганичев, И. А. Устройство искусственных оснований и фундаментов / И. А. Ганичев. - М.: Стройиздат, 1981.- 543 с.
2.	Глозман, Л. М. Динамический мониторинг при возведении фундаментов глубокого заложения в условиях Санкт-Петербурга / Л. М. Глозман // Тр. Междунар. конф, по геотехнике, посвящено 300-летию Санкт-Петербурга: в 2 т. - СПб., М.: Изд-во АСВ, 2003. - Т. 2. - С. 67-72.
3.	Далматов, Б. И. Некоторый опыт строительства на слабых грунтах (на примере строительства транспортно-коммерческого центра в Санкт-Петербурге) / Б. И. Далматов // Реконстр. городов и геотехн. стр-во. - СПб., 1999. - № 1. -С. 4-7.
4.	Долидзе, Д.Е. Испытание конструкций и сооружений / Д. Е. Долидзе. - М.: Высшая школа, 1975. - 252 с.
5.	Драновский, А. Н. Буронабивные сваи и фундаменты типа «стена в грунте» в сложных инженерно-геологических условиях: учеб, пособие / А. Н. Драновский, О. П. Калашникова; под. ред. М. Т. Кулеева. - Казань: Изд-во КХТИ, 1985.-80 с.
6.	Железков, В. Н. Винтовые сваи в энергетической и других отраслях строительства / В. Н. Железков. - СПб.: Прагма, 2004. — 126 с.
7.	Коновалов, П. А. Основания и фундаменты реконструируемых зданий / П. А. Коновалов. - М.: ВНИИНТПИ, 2000. - 320 с.
8.	Конюхов, Д. С. Строительство городских подземных сооружений мелкого заложения. Специальные работы / Д. С. Конюхов. - М.: Архитектура-С, 2005. - 304 с.
9.	Методическое пособие по устройству ограждений из буронабивных свай. - М.: ПКТИпромстрой, 2001.
10.	Никитенко, М. И. Буроинъекционные анкеры и сваи при возведении и реконструкции зданий и сооружений / М. И. Никитенко. - Минск: БИТУ, 2007. -580 с.
11.	Новые пути в анкерной технике: Анкерные сваи ISCHEBECK TITAN. Проектирование и расчет. Storring Satz + Druck GmbH, Ennepetal, 2004. - 32 c.
12.	Перлей, E. M. Трубчатые железобетонные сваи и колодцы-оболочки для промышленного и гражданского строительства / Е. М. Перлей, Н. Я. Цукерман. -Л.: Стройиздат, 1969. - 200 с.
13.	Перлей, Е. М. Свайные фундаменты и заглубленные сооружения при реконструкции действующих предприятий / Е. М. Перлей, В. Ф. Раюк, В. В. Беленькая, А. Н. Алмазов. - Л.: Стройиздат, 1989. - 176 с.
14.	Рекомендации по применению буроинъекционных свай. - М.: НИИОСП, 1984.
9*
131
15.	Рекомендации по проектированию и устройству набивных свай в раскатанных скважинах. - М.: НИИОСП, 2000.
16.	Сваи и свайные фундаменты: справочное пособие / Н. С. Метелюк [и др.]. -Киев: Будивельник, 1977. - 256 с.
17.	Свайные работы / И. И. Косоруков [и др.]; под ред. И. И. Косорукова. - М.: Высшая школа, 1974. - 391 с.
18.	Свайные работы: справочник строителя / М. И. Смородинов [и др.]; под ред. М. И. Смородинова. - М.: Стройиздат, 1988. - 224 с.
19.	Смородинов, М. И. Анкерные устройства в строительстве / М. И. Смородинов. — М.: Стройиздат, 1983. - 182 с.
20.	Тер-Галустов, С. А. Буровые опоры глубокого заложения / С. А. Тер-Галустов. - М.: Изд-во М-ва коммун, хоз-ва РСФСР, 1961. - 128 с.
21.	Штоль, Т. М. Технология возведения подземной части зданий и сооружений / Т. М. Штоль, В. И. Теличенко, В. И. Феклин. - М.: Стройиздат, 1990. - 288 с.
22.	Ягудин, А. М. Буронабивные сваи с лучевидными уширениями / А. М. Ягудин. - Саратов: Саратовский гос. ун-т, 1983. - 168 с.
23.	ВСН 16-84 Инструкция по усилению фундаментов аварийных и реконструируемых зданий многосекционными сваями.
24.	ВСН 309-84 Проектирование и устройство набивных свай по вибрационной технологии.
25.	ВСН 490-87 Проектирование и устройство свайных фундаментов и шпунтовых ограждений в условиях реконструкции промышленных предприятий и городской застройки.
26.	ГОСТ 5686-94 Грунты. Методы полевых испытаний сваями.
27.	ГОСТ 10180-90 Бетоны. Методы определения прочности по контрольным об-
разцам.
28.	ГОСТ 10181-2000 Смеси бетонные. Методы испытаний.
29.	ГОСТ 14098-91 Соединения сварные арматуры и закладных изделий железобетонных конструкций. Типы, конструкции и размеры.
30.	ГОСТ 17624—87 Бетоны. Ультразвуковой метод определения прочности.
31.	ГОСТ 18105-86 Бетоны. Правила контроля прочности.
32.	ГОСТ 20522-96 Грунты. Методы статистической обработки результатов испытаний.
33.	ГОСТ 22685-89 Формы для изготовления контрольных образцов бетона. Тех-
нические условия.
34.	ГОСТ 22690-88 Бетоны. Определение прочности механическими методами
неразрушающего контроля.
35.	ГОСТ 28570-90 Бетоны. Методы определения прочности по образцам, отобранным из конструкций.
36.	РТМ 36.44.12.2-90 Проектирование и устройство фундаментов из свай, погружаемых способом вдавливания.
37.	СНиП 2.02.03-85 Свайные фундаменты.
38.	СНиП 3.03.01-87 Несущие и ограждающие конструкции.
39.	СП 50-102-2003 Проектирование и устройство свайных фундаментов.
40.	ТР 50-180-06 Технические рекомендации по проектированию и устройству
свайных фундаментов, выполняемых с использованием разрядно-импульсной
технологии для зданий повь
III
енной этажности (сваи РИТ).
41.	ТСН 50-302-2004 Проектирование фундаментов зданий и сооружений в Санкт-Петербурге.
132
42.	Amir, J. M. Wave Velocity in Young Concrete / J. M. Amir // Proc. 3rd Int. Conf, on Application of Stress Wave Theory to Piles. - Ottawa, 1988. - P. 911-912.
43.	Belgian screw pile technology: design and recent developments / J. Maertens, N. Huybrechts (eds). - Lisse: Swets & Zeitlinger, 2003. - 372 p.
44.	Mohan, D. Load-bearing capacity of piles / D. Mohan, G. Jain, V. Kumar // Geotechnique, 1963.-Vol. 13, № 1.-P.76-86.
45.	Osterberg, J. O. New device for load testing driven piles and drilled shafts separates friction and end bearing / J. O. Osterberg // Proc. Int. Conf, on Piling and Deep Foundations. - London: Balkema, 1989. - P. 421-431.
46.	Osterberg, J. O. The Osterberg load test method for bored and driven piles. The first ten years / J. O. Osterberg I I Proc. 7th Int. Conf, and Exhibition on Piling and Deep Foundations, Vienna, Austria, June 1998. - Deep Foundation Institute, Englewood Cliffs, New Jersey, 1998.-P. 1.28.1-1.28.11.
47.	Screw piles: installation and design in stiff clay / A. E. Holeyman (ed.). - Lisse: Swets & Zeitlinger, 2001. - 338 p.
48.	Tomlinson, M. J. Pile design and construction practice / M. J. Tomlinson. -Abingdon: Taylor & Fransis, 1994. - 411 p.
49.	Van Weel, A. F. A Method of separating the bearing capacity of a test pile into skinfriction and point-resistance/ A. F. Van Weel // Proc. 4th Int. Conf. Soil Meeh, and Found. Eng. - London, 1957. - Vol. 2. - P. 76-80.
50.	Whitaker T. A. New Approach to Pile Testing I T. A. Whitaker, R. W. Cooke // Proc. 5th Int. Conf. Soil Meeh, and Found. Eng. - Paris, 1961. - P. 171-176.
51.	Patent US 4458765, Int. Cl. E21B 7/26. Tool for forming a hole in macroporous compressible soil I V.I. Feklin, A.N. Mironenko, S.V. Shatov, N.S. Shvets, J.A. Kirichek (SU). - Appl. No: 377684; Filed: May 12, 1982; Date of Patent: Jul. 10, 1984.
52.	Patent US 4484640, Int. Cl. E21B 7/26. Tool for forming of holes in macroporous compressible soils I V.I. Feklin, V.B. Shvets, B.M. Mazo (SU). - Appl. No: 397438; Filed: Jul. 12,1982; Date of Patent: Nov. 27, 1984.
53.	Patent US 4496011, Int Cl. E21B 7/26. Tool for forming earth holes having fixed walls and method therefor / B.M. Mazo, V.I. Feklin (SU). - Appl. No: 402073; Filed: Jul. 26,1982; Date of Patent: Jan. 29,1985.
54.	Patent US 4504173, Int. Cl. E02D 5/56. Apparatus for constructing cast in place tubular piles and method of constructing such piles by same apparatus / V.I. Feklin (SU). - Appl. No: 421090; Filed: Sep. 22,1982; Date of Patent: Mar. 12,1985.
55.	Patent US 4623025, Int. Cl. E02D 5/36. Soil-displacement drill and method for manufacturing a pile / A.J. Verstraeten (BE). - Appl. No: 659790; Filed: Oct. 11, 1984; Date of Patent: Nov. 18,1986.
56.	Patent US 5722498, Int. Cl. F21B 7/26. Soil displacement auger head for installing piles in the soil / W.F. Van Impe, G.A.A. Cortvrindt (BE). - Appl. No: 637747; Filed: Oct. 28,1994; Date of Patent: Mar. 3, 1998.
57.	Patent US 6033152, Int. Cl. E02D 11/00. Pile forming apparatus I K.J. Blum (BE). -Appl. No: 09/045403; Filed: Mar. 20,1998; Date of Patent: Mar. 7,2000.
133
134
Приложение 1
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ СВАЕВДАВЛИВАЮЩИХ УСТАНОВОК
Таблица П.1.1
Основные технические характеристики отечественных сваевдавливающих установок на гусеничном ходу
Характеристика		Марка установки			
	УСВ-120	УСВ-120М	УСВ-160	СУПС-В	СВУ-В-6
1	2		4	5	6
Базовая машина	Экскаватор ЭО-6122	Экскаватор ЭО-6122	Экскаватор ЭО-6122	Экскаватор ЭО-6122	Кран РДК-250
Тип вдавливающего механизма	Г идравли-ческий	Г идравли-ческий	Г идравли-ческий	Г идравли-ческий	Полиспастный
Максимальное вдавливающее усилие без при-груза, кН	800	800	800	800	400
Максимальное вдавливающее усилие с пригру-зом, кН	1200	1200	1600	1600	900
Скорость вдавливания, м/мин	Не более 2,0	Не более 2,0	Не более 2,0	Не более 2,0	0,5...2,5
Размеры сечений погружаемых свай: сечение квадратное, см сечение круглое, см	30x30; 35x35; 40x40	30x30; 35x35; 40x40	30x30; 35x35; 40x40	30x30; 35x35; 40x40	Не более 35x35 Не более 35
Окончание табл. П.1.1
1	2	3	4	5	6
Погружаемый шпунт	—	Ларсен-IV, Ларсен-V	—	Ларсен-IV, Ларсен-V	Любой
Минимальное расстояние от вдавливаемой сваи до стены существующего здания, м	1,00	1,00	1,00	1,00	0,4
Снаряженная масса установки, т	105	117	135	130	112
Удельное давление установки на грунт, МПа	0,159	0,180	0,10	0,185	0,07
Максимальная скорость передвижения, км/ч	1,5	1,5	1,5	1,5	1,0
Максимальная потребляемая мощность, кВт	150	150	180	90	50
Габаритные размеры установки в рабочем положении, м: длина высота высота до крыши кабины ширина установки по гусеницам ширина по осям боковых аутригеров	8,80 13,36* 3,80 3,8 7,55	9,50 16,80* 3,80 3,8 7,55	9,9 5,0 3,8 3,8 7,55	12,0 5,0 3,8 3,8 , 6,5	8,6...9,6 20,0 3,35 3,3 5,2...7,5
* С мачтой из трех секций
135
Таблица П.1.2
Основные технические характеристики сваевдавливающих установок «Санвэрд»
Характеристика	Модель установки												
	ZYJ80	ZYJ 120	ZYJ 180	ZYJ 240	ZYJ 320	ZYJ 420	ZYJ 500	ZYJ 600	ZYJ 680	ZYJ 800	ZYJ 900	0001 f AZ	ZYJ 1200
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
Максимальное вдавливающее усилие, развиваемое центральным вдавливающим механизмом, кН	800	1200	1800	2400	3200	4200	5000	6000	6800	8000	9000	10000	12000
Вид торцового вдавливающего механизма	С	С	С	С	С	Н	Н	Н	и	Н	Н	Н	Н
Максимальное вдавливающее усилие, развиваемое торцовым вдавливающим механизмом, кН	560	840	1260	1680	2240	1680	2000	2400	2720	3200	3600	4000	4800
Размер квадратных свай, см	20...30	15...35	20...40	25...50	25...50	30...55	30...55	30...55	30...55	30...55	30...50	30...50	50...70
Максимальный диаметр круглых свай, см	30	35	40	50	50	60	60	60	60	60	80	80	80
Скорость вдавливания, м/мин: минимальная максимальная	1,36 4,33	0,9 3,35	1,0 5,5	0,76 5,5	0,93 6,7	0,71 4,1	0,73 4,1	0,74 3,93	0,85 5,0	0,84 5,0	0,74 5,0	0,67 4,2	0,56 5,0
Ход вдавливания, м	1,5	1,5	1,6	1,6	1,6	1,8	1,8	1,8	1,8	1,8	1,8	1,8	1,8
Продольный шаг перемещения, м	1,6	1,6	2,2	3,0	3,0	3,6	3,6	3,6	3,6	3,6	3,6	3,6	3,6
Окончание табл. П.1.2
	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
Поперечный шаг перемещения, мм	0,4	0,4	0,5	0,6	0,6	0,6	0,6	0,6	0,7	0,7	0,7	0,7	0,7
Угол поворота установки за один прием, град	11	11	8	8	8	8	8	8	8	8	8	8	8
Минимальный отступ от стены, м	0,45	0,50	0,80	0,80	1,00	0,68	0,68	0,68	0,68	0,68	1,00	1,00	1,00
Минимальный отступ от угла, м	0,80	0,96	1,15	1,35	1,38	1,16	1,16	1,16	1,16	1,16	1,53	1,53	1,53
Максимальный уклон рабочей площадки, град	11	И	10	10	10	10	10	10	10	10	10	10	10
Ход штоков гидроцилиндров (вертикальное перемещение), м	0,65	0,65	0,75	0,90	1,00	1,00	1,00	1,10	1,10	1,10	1,10	1,10	1,10
Грузоподъемность крана, т	5		8	8	12	12	12	16	16	16	25	25	30
Потребляемая мощность, кВт	30	30	59	59	90	90	104	120	141	165	180	180	180
Максимальное давление гидравлической системы, МПа	20,0	23,1	22,0	23,1	24,7	23,6	25,0	23,9	23,5	24,4	24,2	24,1	24,4
Габаритные размеры, м: длина ширина высота	8,0 4,3 3,0	9,0 4,4 3,0	10,0 5,2 3,0	10,0 6,2 3,1	12,0 6,6 3,2	13,2 7,3 3,1	13,2 7,4 3,1	13,5 7,9 3,2	14,0 8,4 3,2	14,0 8,6 3,2	14,5 9,2 3,3	14,5 9,2 3,3	16,0 9,3 3,3
Снаряженная масса установки, т	82	122	182	245	325	422	502	602	802	802	902	1002	1202
Примечания: 1. В таблице приняты сокращения видов торцовых вдавливающих механизмов: С - стационарный, Н - навесной. 2. Высота установки указана в транспортном положении (с демонтированными вдавливающими цилиндрами).
Приложение 2
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ МАШИН ДЛЯ ЗАВИНЧИВАНИЯ СВАЙ
Таблица П.2.1
Основные технические характеристики машины МЗС-219
Базовое шасси	КамАЗ 53228
Размеры завинчиваемой сваи, м:	
диаметр лопасти	До 1,2
диаметр ствола	До 0,4
длина завинчиваемой сваи (секции сваи)	5,0; 6,35
Максимальный угол завинчивания сваи к вертикали, град	50
Максимальный крутящий момент при завинчивании сваи, кН • м	150
Глубина бурения, м	5,7
Диаметр бурения, мм	200; 400
Максимальный крутящий момент на буровом инструменте, кН-м	15
Тип привода вращателя	Механический
Масса установки, кг	8300
Габаритные размеры в транспортном положении, мм:	
длина	9650
ширина	2500
высота	3700
Габаритные размеры машины в рабочем положении, мм:	
длина	11400
ширина	4500
высота	9400
Масса снаряженной машины, кг	22500
Примечание. В качестве базовой машины могут использоваться «Урал», КрАЗ.
Рис. П.2.1. Машина МЗС-219 на базе КрАЗ-250
138
Таблица П.2.2
Основные технические характеристики машин УБМ-85 и УБМ-150
Характеристика	Модель	
	УБМ-85	УБМ-150
Базовое шасси	Урал-4320, КамАЗ-53228	Урал-4320, КамАЗ-53228
Максимальный вылет стрелы, м	12	12
Угол поворота колонны, град	400	400
Рабочий сектор, град	200	200
Максимальная длина завинчиваемой сваи, м	8	8
Диаметр лопасти сваи, мм	500	500
Диаметр ствола сваи, мм	219	219
Максимальная глубина завинчивания, м	24	24
Максимальный крутящий момент при завинчивании сваи, кН-м	85	150
Глубина бурения непрерывным шнеком, м	До 24	До 24
Диаметр бурения непрерывным шнеком, мм	360; 500; 630; 800; 1200; 2000	360; 500; 630; 800;1200; 2000
Максимальный крутящий момент на буровом инструменте, кН-м	15	90
Допускаемый уклон платформы, град	3	3
Грузоподъемность платформы, кг	3000	3000
Собственная масса установки, кг	8300	8300
Масса снаряженной машины, кг	17000	17000
Рис. П.2.2. Машина УМБ-85 на базе Урал-4320
139
Приложение 3
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ОТЕЧЕСТВЕННЫХ МАШИН ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ
Таблица П.3.1
Основные технические характеристики машин
БКМ-1514 и БМ-811
Характеристика	Машина	
	БКМ-1514	БМ-811
1	2	3
Базовое шасси	КамАЗ-53228	Урал-4320
Тип бурового инструмента	Короткий шнек	Непрерывный шнек
Максимальная глубина бурения, м	15	15
Диаметр бурения, мм	360; 630; 800	150; 200; 250; 360; 400; 450; 500
Максимальный крутящий момент на буровом инструменте, кН-м	29,6	14,7
Усилие подачи бурового инструмента вниз, кН	100	100
Усилие подачи бурового инструмента вверх, кН	70	70
Угол поворота платформы, град	180	180
Частота вращения бурового инструмента, об/мин	15...93	36...95
• Тип привода подачи бурильного инструмента	Г идравли-ческий	Г идравли-ческий
Тип привода вращения бурильного инструмента	Гидравлический	Г идравли-ческий
Тип привода грузоподъемного механизма	Гидравлический	Гидравлический
Максимальное продольное перемещение мачты, м	0,8	0,8
1 рузоподъемность кранового оборудования, кг	3000	3000
Максимальная высота подъема грузового крюка, м	10	10
Преодолеваемый уклон в транспортном положе* нии, град: продольный поперечный	15 10	15 10
140
Окончание табл. П.3.1
1	2	3
Распределение нагрузки на основание от общего веса машины, кН: через шины колес переднего моста через шины колес задней тележки	58,8 176,4	63,8 152,1
Габаритные размеры в транспортном положении, мм: длина ширина высота	12300 2500 3560	13600 2500 3700
Габаритные размеры машины в рабочем положении, мм: длина ширина высота	9800 4500 12800	10400 4100 13800
Масса машины (полная), т	24	22
Рис. П.3.1. Бурильно-крановая машина БКМ-1514 на базе КамАЗ-53228
Рис. П.3.2. Бурильная машина БМ-811 на базе Урал-4320
141
Таблица П.3.2
Основные технические характеристики машин МБШ-518 и МБШ-818
Характеристика	Модель	
	МБШ-518	МБШ-818
1	2	3
Базовое шасси	Урал-4320	Урал-4320
Бурение шнеком: диаметр, мм глубина, м	500 15	800 20
Бурение полым шнеком: диаметр, мм глубина, м	460 20	460 25
Максимальный ход вращателя, м	5,3	7,5
Максимальный крутящий момент на буровом инструменте, кНм	14,7	40,9
Усилие подачи бурового инструмента вниз, кН	60	100
Усилие подачи бурового инструмента вверх, кН	70	70
Тяговое усилие лебедки, кг	3000	3000
Максимальная высота подъема грузового крюка, м	6,5	10,0
Частота вращения бурильного инструмента, об/мин	25...67	20
Тип привода подачи бурильного инструмента	Гидравлический	Гидравлический
Тип привода вращения бурильного инструмента	Г идравли-ческий	Гидравлический
Тип привода грузоподъемного механизма	Гидравлический	Г идравли-ческий
Преодолеваемый уклон в транспортном положении, градусов продольный поперечный	15 10	15 12
Масса полная, кг	13300	21300
Распределение нагрузки на дорогу от машины, кг: через шины колес переднего моста через шины колес задней тележки	5300 12000	5300 16000
Габаритные размеры в транспортном положении, мм: длина ширина высота	9100 2500 3950	10800 2500 3970
142
Окончание тпабл. П.3.2
1	2	3
Габаритные размеры машины в рабочем положении, мм:		
длина	9300	10510
ширина	2500	4500
высота	8100	10820
Максимальная скорость передвижения, км/ч	50	50
Рис. П.3.3. Машины шнекового бурения МБШ-518 (а) и МБШ-818 (б)
143
Таблица П.3.3
Основные технические характеристики установок вращательного бурения «Современная буровая техника»
Характеристика	Буровой станок СБГ-ПМ2 «Стерх»	Буровая установка УБГ-ЛГ1 «Аллигатор»	Буровая установка УБГ-СА «Беркут»	Буровая установка УБГ-СГ «Беркут»	Бурильнокрановая установка УБКГ-ТА	Бурильнокрановая установка УБКГ-ТЭ
Серия	Переносная	Легкая	Средняя	Средняя	Тяжелая	Тяжелая
Шасси	——	Гусеничное, автомобильное или вездеходное	Автомобильное	Гусеничное	Автомобильное	Гусеничное
Усилие подачи бурового инструмента, т	2	5	10	10	25	25
Ход подачи бурового инструмента, м	1,4	1,4	4,5	4,0	7,0	До 22,0
Скорость подачи бурового инструмента, м/с	0...0,9	0,11...0,52	0,15...0,7	0,15...0,7	0,15...0,7	0,15...0,7
Частота вращения бурового инстр-та, об/мин	O...38O	0...200	0...51	0...51	0...53	0...53
Максимальный крутящий момент, кН-м	2,5	5,4	35,0	40,0	80	80...150
Максимальный диаметр бурения, мм	250	320	700	650	1000	1000
Глубина бурения в грунтах I...IV категорий полыми герметичными шнеками, м: ШГ-150 (диаметр скважины 150 мм) ШГ-180 (диаметр скважины 180 мм) ШГ-200 (диаметр скважины 200 мм) ШГ-250 (диаметр скважины 250 мм) ШГ-320 (диаметр скважины 320 мм) ШГ-370 (диаметр скважины 370 мм) ШГ-425 (диаметр скважины 425 мм) ШГ-450 (диаметр скважины 450 мм) ШГ-550 (диаметр скважины 550 мм) ШГ-650 (диаметр скважины 650 мм)	30 25 25 15	35 30 30 25 10	40 35 30 25 25 15 10	40 35 30 25 25 15 10	35 30 30 25 20	35 30 30 25 20
Масса полная, кг		1700	5000	7500	22500	39500
Таблица П.3.4
Номенклатура полых герметичных шнеков «Современная буровая техника»
Марка	Диаметр бурения, мм	Диаметр шнеков, мм		Диаметр трубы шнека, мм	Толщина лопасти, мм
		наружный	внутренний		
1	2	3	4	5	6
ШР-90	90	80	20	45	4
ШГ-90Р					
ШГ-150	150	140	60	89	5
ШГ-150М		145			12
ШГ-150Р		140	63	89	5
ШГ-150РМ		145			12
ШГ-180	180	165	80	114	5
ШГ-180М		170			12
ШГ-180П		165	80	114	5
ШГ-180ПМ		170			12
ШГ-200	200	187	90	127	5
ШГ-200М		190			12
ШГ-200П		187	90	127	5
ШГ-200ПМ		190			12
ШГ-200Р		187	107	127	5
ШГ-200РМ		190			12
ШГ-250	250	230	125	168	5
ШГ-250М		240			12
ШГ-250П		230	125	168	5
ШГ-250ПМ		240			12
ШГ-320	320	300	160	219	8
ШГ-320М		310			18
ШГ-320П		300	160	219	8
ШГ-320ПМ		310			18
ШГ-340	340	320	160	219	8
ШГ-340М		330			18
ШГ-340П		320	160	219	8
ШГ-340ПМ		330			18
ШГ-370П	370	350	241	273	8
ШГ-370ПМ		360			18
ю Заказ 598
145
Окончание табл. П.3.4
1	2	3	4	5	6
ШГ-425П	425	405	293	325	8 18
ШГ-425ПМ		415			
ШГ-450П	450	425	293	325	8
ШГ-450ПМ		435			18
ШГ-550П	550	530	385	426	10
ШГ-550ПМ		540			22
Примечания. 1. В таблице приняты обозначения: ШГ — шнек герметичный; Р — резьбовое соединение; П - проходной; М - лопасть с твердосплавной защитой. 2. Выпускают шнеки длиной от 1 до 8 м.
Рис. П.3.4. Конструкция полых герметичных шнеков «Современная буровая техника»:
а — лидерный шнек со съемным долотом; б — рядовые шнеки; в — конструкция соединения шнеков; 1 - ниппель; 2 - муфта; 3 - палец
146
Приложение 4
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ УСТАНОВОК ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ «БАУЭР»
Таблица П. 4.1
Технические характеристики установок вращательного бурения «Бауэр»
Характеристика	Модель				
	,BG 15Н	BG18H	BG 20Н	BG24	BG24H
Шасси	ВТ 40	ВТ 50	ВТ 60	BS 70С	BS 70С
Способ подачи бурового инстр-та	Лебедка	Лебедка	Лебедка	Лебедка	Лебедка
Общая высота, м	18,0	19,1	20,9	22,8	21,9
Масса в снаряженном состоянии, т	47,5	53,0	60,0	76,5	77,5
Крутящий момент, кН-м	151	176	200	233	233
Мощность двигателя, кВт	153	187	210	260	260
Тяговое усилие главной лебедки, кН: эффективное номинальное	ПО 140	140 178	170 218	200 256	200 256
Тяговое усилие вспом. лебедки, кН: эффективное номинальное	50 63	55 68	55 70	80 100	80 100
Усилие лебедки при подаче бурового инструмента, кН: вниз вверх	100 200	200 200	205 210	200 330	200 330
Ход лебедки, м: штанга Келли непрерывный проходной шнек	6,5 12,6	8,5 14,0	8,6 15,0	15,7	9,0 15,4
Максимальн. диаметр бурения, мм: без обсадной трубы с обсадной трубой	1500 1200	1500 1200	1500 1200	2000 1700	1700 1400
Максимальн. глубина бурения, м	40,7	45,5	53,3	57,6	53,8
Угол наклона мачты, град: назад вперед поперек	15 5 5	15 5 5	15 5 5	15 5 8	15 5 8
Ходовая часть	UW45	UW50	UW60	UW70	UW70
Длина гусеничной ходовой части, мм	4710	* 4750	5100	5285	5285
Ширина раздвижной гусеничной ходовой части, мм: минимальная максимальная	3000 4000	3000 4200	3000 4300	3000 4400	3000 4400
Ширина трака ходовой части, мм	600	700	700	700	700
Тяговое усилие ходовой части, кН: эффективное номинальное	360 420	350 437	424 530	473	473
Скорость передвижения, км/ч	1,8	1,6	1,5	1,6	1,6
ю*
147
Продолжение табл. П. 4.1
Характеристика	Модель				
	BG25C	BG 25С	BG28	BG 28	BG28H
Шасси	ВН60	ВН 60	BS 80В	BS 80В	BS 80В
Способ подачи бурового инструмента	Лебедка	Гидро-линдр	Лебедка	Гидро-цилиндр	Лебедка
Общая высота, м	22,8	22,8	26,5	26,5	25,4
Масса в снаряженном состоянии, т	70,0	69,0	96,0	95,0	96,0
Крутящий момент, кН-м	245	245	275	275	275
Мощность двигателя, кВт	194	194	313	313	313
Тяговое усилие главной лебедки, кН:					
эффективное	200	200	250	250	250
номинальное	250	250	317	317	317
Тяговое усилие вспомогательной лебедки, кН:					
эффективное	80	80	80	80	80
номинальное	100	100	100	100	100
Усилие лебедки при подаче бурового инструмента, кН:					
ВНИЗ	260	200	330	250	330
вверх	260	260	330	330	330
Ход лебедки, м:					
штанга Келли	8,1	6,7	10,4	6,5	10,0
непрерывный проходной шнек	15,8	15,8	19,3	17,8	18,4
Максимальн. диаметр бурения, мм:					
без обсадной трубы	1700	1900	1900	2100	1900
с обсадной трубой	1400	1600	1600	1800	1600
Максимальн. глубина бурения, м	57,2	57,4	71,0	70,7	71,0
Угол наклона мачты, град.:					
назад	15	15	15	15	15
вперед	5	5	5	5	5
поперек	5	5	5*	5*	8
Ходовая часть	UW65	UW65	UW95	UW95	UW95
Длина гусеничной ходовой части, мм	5358	5358	5680	5680	5680
Ширина раздвижной гусеничной ходовой части, мм:					
минимальная	3200	3200	3300	3300	3300
максимальная	4400	4400	4500	4500	4500
Ширина трака ходовой части, мм	700	700	800	800	800
Тяговое усилие ходовой части, кН:					
эффективное	422	422	730	730	730
номинальное	520	520	860	860	860
Скорость передвижения, км/ч	1,5	1,5	1,1	1,1	1,1
148
Окончание табл. П. 4.1
Характеристика			Модель		
	BG 36	BG 36	BG40	BG40	BG 48
Шасси	BS 80В	BS 80В	BS 100В	BS 100В	BS 180
Способ подачи бурового инструмента	Лебедка	Гидро-линдр	Лебедка	Гидро-цилиндр	Гидроцилиндр
Общая высота, м	24,2	24;2	27,1	27,1	36,0
Масса в снаряженном состоянии, т	120,0	115,0	140,0	139,0	250,0
Крутящий момент, кН-м	367	367	390	390	482
Мощность двигателя, кВт	354	354	433	433	570
Тяговое усилие главной лебедки, кН: эффективное номинальное	250 317	250 317	300 384	300 384	600 750
Тяговое усилие вспомогательной лебедки, кН: эффективное номинальное	100 125	100 125	130 162	130 162	200 256
Усилие лебедки при подаче бурового инструмента, кН: вниз вверх	250 400	250 400	460 460	270 400	300 600
Ход лебедки, м: штанга Келли непрерывный проходной шнек	9,3 16,7	6,5 16,4	10,1 19,7	7,7 19,4	8,8
Максимальн. диаметр бурения, мм: без обсадной трубы с обсадной трубой	2300 2000	2500 2200	2800 2500	3000 2700	3000 2700
Максимальн. глубина бурения, м	68,6	60,1	80,5	72,1	102,2
Угол наклона мачты, град: назад вперед поперек	15 5 5	15 5 5	15 5 5	15 5 5	15 5 5
Ходовая часть	UW110	UW110	UW130	UW130	UW180
Длина гусеничной ходовой части, мм	5675	5675	6000	6000	8800
Ширина раздвижной гусеничной ходовой части, мм: минимальная максимальная	3400 4600	3400 4600	3700 5000	3700 5000	7200
Ширина трака ходовой части, мм	800	800	1000	1000	1200
Тяговое усилие ходовой части, кН: эффективное номинальное	693	693	790 930	790 930	
Скорость передвижения, км/ч	1,3	1,3	1,1	1,1	1,0
Примечание. Максимальная глубина бурения зависит от марки телескопической штанги Келли (см. табл. П.4.2).
149
150
Таблица П.4.2
Параметры бурения скважин методом Келли
Модель установки	Максимальный диаметр бурения, мм		Z], м	(XJ 25	Тип телескопической штанги	А, м	в, м	Масса штанги,	Hwt м	Максимальная глубина бурения Т, м
	без обсадной трубы	с обсадной трубой								
	2		4	5	6	7	8	9	10	И
BG15H ВТ 40 Лебедка	1500	1200	3310	16000	ВК15/343/3/18	8,30	20,16	3,15	5,80	18,50
					ВК15/343/3/24	10,30	26,16	3,75	3,80	24,50
					ВК15/343/3/30	12,30	32,16	4,35	1,80	30,50
					ВК15/343/4/24	8,16	26,36	3,80	5,90	24,70
					ВК15/343/4/32	10,16	34,36	4,50	3,90	32,70
					ВК15/343/4/40	12,16	42,36	5,30	1,90	40,70
BG 18Н ВТ 50 Лебедка	1500	1200	3240	17250	ВК20/368/3/18	8,40	20,65	3 000	7,03	19,11
					ВК20/368/3/24	10,40	26,65	3.600	5,03	25,11
					ВК20/368/3/30	12,40	32,65	4.200	3,03	31,11
					ВК20/368/4/36	11,40	38,99	5.600	4,03	37,45
					ВК20/368/4/40	12,40	42,99	6.100	3,03	41,45
					ВК20/368/4/44	13,40	46,99	6.600	2,03	45,45
BG20H ВТ 60 Лебедка	1500	1200	3375	18946	ВК20/368/3/24	10,40	26,65	3,80	6,65	25,00
					ВК20/368/3/30	12,40	32,65	4,60	4,65	31,00
					ВК20/368/3/36	14,40	38,65	5,30	2,65	37,00
					ВК20/368/4/32	10,40	35,00	5,20	6,65	33,30
					ВК20/368/4/44	13,40	47,00	6,70	3,65	45,30
					ВК20/368/4/52	15,40	55,00	7,70	1,65	53,30
Продолжение табл. П.4.2
151
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
BG 24Н BS 70С Лебедка	1700	1400	3586	19892	ВК25/394/3/24	10,71	27,20	4,70	7,10	25,50
					ВК25/394/3/27	11,71	30,20	5,12	6,10	28,50
					ВК25/394/3/30	12,71	33,20	5,53	5,10	31,50
					ВК25/394/3/36	14,71	39,20	6,35	3,10	37,50
					ВК25/394/4/32	10,71	35,47	6,85	7,10	33,80
					ВК25/394/4/36	11,71	39,47	7,15	6,10	37,80
					ВК25/394/4/40	12,71	43,47	7,73	5,10	41,80
					ВК25/394/4/48	14,71	51,47	8,85	3,10	49,80
					ВК25/394/4/52	15,71	55,47	9,45	2,10	53,80
BG 25НС ВН 60 Лебедка	1700	1400	3980	20300	ВК 25/394/3/24	10,71	27,20	4,70	8,15	24,90
					ВК 25/394/3/27	11,71	30,20	5,12	7,15	27,90
					ВК 25/394/3/30	12,71	33,20	5,53	6,15	30,90
					ВК 25/394/3/36	14,71	39,20	6,35	4,15	36,90
					ВК 25/394/4/40	12,71	43,47	7,73	6,15	41,20
					ВК 25/394/4/48	14,71	51,47	8,85	4,15	49,20
					ВК 25/394/4/56	16,71	59,47	10,05	2,15	57,20
BG 25НС ВН 60 Цилиндр	1900	1600	3820	18850	ВК 25/394/3/24	10,71	27,20	4,70	6,80	25,10
					ВК 25/394/3/27	11,71	30,20	5,12	6,80	28,10
					ВК 25/394/3/30	12,71	33,20	5,53	6,15	31,10
					ВК 25/394/3/36	14,71	39,20	6,35	4,15	37,10
					ВК 25/394/4/40	12,71	43,47	7,73	6,15	41,35
					ВК 25/394/4/48	14,71	51,47	8,85	4,15	49,35
					ВК 25/394/4/56	16,71	59,47	10,05	2,15	57,35
152
Продолжение табл. П. 4.2
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	R 11
BG28 BS80B Лебедка	1900	1600	3780	24340	ВК28/419/3/24	10,71	26,95	5,00	9,70	24,90
					ВК28/419/3/30	12,71	32,95	5,85	9,70	30,90
					ВК28/419/3/36	14,71	38,95	6,65	7,70	36,90
					ВК28/419/4/40	12,71	43,08	8,10	9,70	41,00
					ВК28/419/4/64	18,71	67,08	11,65	3,70	65,00
					ВК28/419/4/70	20,21	73,08	12,75	2,20	71,00
BG 28 BS 80В Цилиндр	2100	1800	4260	21420	ВК28/419/3/24	10,71	26,95	5,00	6,80	24,55
					ВК28/419/3/30	12,71	32,95	5.85	6,80	30,55
					ВК28/419/3/36	14,71	38,95	6,65	6,80	36,55
					ВК28/419/4/40	12,71	43,08	8.10	6,80	40,68
					ВК28/419/4/64	18,71	67,08	11,65	3,70	64,68
					ВК28/419/4/70	20,21	73,08	12,75	2,20	70,68
BG 28Н BS 80В Лебедка	1900	1600	3670	23300	ВК28/419/3/27	11,71	29,95	5,40	9,4	28,00
					ВК28/419/3/30	12,71	32,95	5,80	8,7	31,00
					ВК28/419/3/36	14,71	38,95	6,65	6,7	37,00
					ВК28/419/4/40	12,71	43,08	8,10	8,7	41,00
					ВК28/419/4/64	18,71	67,08	11,65	2,7	65,00
					ВК28/419/4/70	20,21	73,08	12,75	1,2	71,00
BG36 BS 80В Лебедка	2300	2000	3839	22063	ВК36/470/3/27	12,25	30,16	7,30	7,90	28,00
					ВК36/470/3/30	13,25	33,16	'7,75	6,90	31,00
					ВК36/470/3/36	15,25	39,16	8,65	4,80	37,00
					ВК36/470/3/45	18,25	48,16	10,00	1,80	46,00
					ВК36/470/4/36	12,25	38,79	9,50	7,90	36,60
					ВК36/470/4/44	14,25	46,79	11,10	5,80	44,60
					ВК36/470/4/52	16,25	54,79	12,50	3,80	52,60
					ВК36/470/4/60	18,25	62,79	13,90	1,80	60,60
					ВКЗ6/470/4/68	20,25	70,79	15,30	1,80	68,60
Продолжение табл. П.4.2
153
	2	3	4	5	6	7	8	9	10	И
BG36 BS 80В Цилиндр	2500	2200	4394	21950	ВКЗ6/470/3/27	12,25	30,16	7,30	6,80	27,50
					ВКЗ6/470/3/30	13,25	33,16	7,75	6,80	30,50
					ВК36/470/3/36	15,25	39,16	8,65	4,80	36,50
					ВК36/470/3/45	18,25	48,16	10,00	1,80	45,50
					ВК36/470/4/36	12,25	38,79	9,50	6,80	36,10
					ВКЗ6/470/4/44	14,25	46,79	11,10	5,80	44,10
					ВК36/470/4/52	16,25	54,79	12,50	3,80	52,10
					ВК36/470/4/60	18,25	62,79	13,90	1,80	60,10
					ВК36/470/4/68	20,25	70,79	15,30	—	—
BG 40Н BS 100В Лебедка	2800	2500	4000	24900	ВК36/470/3/30	13,25	33,16	7,75	9,45	30,90
					ВКЗ6/470/3/36	15,25	39,16	8,65	7,45	36,90
					ВКЗ6/470/3/45	18,25	48,16	10,00	4,45	45,90
					ВКЗ6/470/4/40	13,25	42,79	10,30	9,45	40,50
					ВК36/470/4/48	15,25	50,79	11,80	7,45	48,50
					ВК36/470/4/56	17,25	58,79	13,20	5,45	56,50
					ВК36/470/4/64	19,25	66,79 1	14,60	3,45	64,50
					ВК36/470/4/72	21,25	74,79	16,00	1,45	72,50
					ВК36/470/4/80	23,25	82,79	17,50	0,45	80,50
BG40H BS 100В Цилиндр	3000	2700	4420	24900	ВКЗ6/470/3/30	13,25	33,16	7,75	8,20	30,40
					ВК36/470/3/36	15,25	39,16	8,65	7,45	36,40
					ВК36/470/3/45	18,25	48,16	10,00	4,45	45,40
					ВКЗ6/470/4/40	13,25	42,79	10,30	8,20	40,10
					ВК36/470/4/48	15,25	50,79	11,80	7,45	48,10
					ВК36/470/4/56	17,25	58,79	13,20	5,45	56,10
					ВКЗ6/470/4/64	19,25	66,79	14,60	3,45	64,10
					ВК36/470/4/72 ВК36/470/4/80	21,25 23,25	74,79 82,79	16,00 17,50	1,45	72,10
154
Окончание табл. П.4.2
	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
BG48 BS 160 Цилиндр	3000	2700	4802	33715	ВК48/559/4/40	13,50	44,37	13,80	8,50	42,00
					ВК48/559/4/48	15,50	52,37	16,50	8,50	50,00
					ВК48/559/4/56	17,50	60,37	19,20	8,50	58,00
					ВК48/559/4/64	19,50	68,37	21,90	8,50	66,00
					ВК48/559/4/80	23,75	85,17	24,50	7,76	82,70
					ВК36/559/5/70	17,25	73,00	17,80	8,50	70,50
					ВКЗ 6/559/5/80	19,25	83,00	20,10	8,50	80,50
					ВК36/559/5/100	23,75	105,00	24,50	7,76	102,20
BG48 BS 180 Цилиндр	3000	2700	4802	33715	ВК48/559/4/40	13,50	44,37	13,80	8,50	42,00
					ВК48/559/4/48	15,50	52,37	16,50	8,50	50,00
					ВК48/559/4/56	17,50	60,37	19,20	8,50	58,00
					ВК48/559/4/64	19,50	68,37	21,90	8,50	66,00
					ВК48/559/4/80	23,75	85,17	24,50	7,76	82,70
					ВК36/559/5/70	17,25	73,00	17,80	8,50	70,50
					ВК36/559/5/80	19,25	83,00	20,10	8,50	80,50
					ВК36/559/5/100	23,75	105,00	24,50	7,76	102,20
Примечания: 1. Обозначения параметров бурения показаны на рис. П.4.1. 2. В таблице приняты сокращения: Лебедка - подача бурового инструмента с помощью лебедки; Цилиндр - подача бурового инструмента с помощью гидроцилиндра. 3. Диаметры бурового инструмента (коротких шнеков, ковшовых и колонковых буров) «Бауэр»: 520, 600, 650, 700, 780, 800, 900, 1000, 1060, 1180, 1200, 1350, 1500, 1650, 1800, 1830, 2000, 2320 и 2500 мм. 4. Диаметры обсадных труб «Бауэр» (в скобках - диаметр бурового инструмента): 620 (520), 750 (650), 880 (780), 1000 (900), 1180(1060), 1300(1180), 1500(1350), 1650(1500), 1800(1650), 2000(1830), 2200(2000) и 2500 (2320) мм. 5. Пример условного обозначения телескопической штанги Келли марки ВК15 с внешним диаметром 343 мм, состоящей из 3 секций и предназначенной для бурения скважин глубиной (номинальной) 18 м: ВК15/343/3/18.
Рис. П.4.1. Параметры бурения скважины под защитой обсадной трубы с помощью короткого шнека и штанги Келли:
В - длина штанги Келли; L - длина бурового инструмента; Т- глубина бурения
155
18000
16000
9810
7700
3310
1575
-290
6210
5800
3820
ЗОЮ...3610
3200
990


900
Рис. П.4.2. Установка «Бауэр BG 15Н ВТ 40» с оборудованием для бурения скважин под защитой обсадной трубы с помощью короткого шнека и штанги Келли (подача бурового инструмента с помощью лебедки)
156
19130
17250
11720
7910
7030
-L— 3240
8850
0
565
3200
3915
4750
3205...3805

Рис. П.4.3. Установка «Бауэр BG 18Н ВТ 50» с оборудованием для бурения скважин под защитой обсадной трубы с помощью короткого шнека и штанги Келли (подача бурового инструмента с помощью лебедки)
157
20920
18946
11975
6722
3375
1736
0
425
3370.,, 3970	3200
Рис. П.4.4. Установка «Бауэр BG 20Н ВТ 60» с оборудованием для бурения скважин под защитой обсадной трубы с помощью короткого шнека и штанги Келли (подача бурового инструмента с помощью лебедки)
158

21875
19892
т—12336
8907
7237
-'—3586
4370
5285
3500...4700
3562
Рис. П.4.5. Установка «Бауэр BG 24Н BS 70С» с оборудованием для бурения скважин под защитой обсадной трубы с помощью короткого шнека и штанги Келли (подача бурового инструмента с помощью лебедки)
159
22840



20300
7300
1000
3980
300
4440
5360
3450
3090... 3390

г
Рис. П.4.6. Установка «Бауэр BG 25С ВН 60» с оборудованием для бурения скважин под защитой обсадной трубы с помощью короткого шнека и штанги Келли (подача бурового инструмента с помощью лебедки)
160
22840
18850
т-10520
5850
3820
4440
___________5360_____________
3090.. .3390 | 	3450
Рис. П.4.7. Установка «Бауэр BG 25С ВН 60» с оборудованием для бурения скважин под защитой обсадной трубы с помощью короткого шнека и штанги Келли (подача бурового инструмента с помощью гидроцилиндра)
11 Заказ 598
161
26470 -т
24340
14180
3780
2000
120
10280
9720

4080...4400 J
&
4640
5680
4300
1100


Рис. П.4.8. Установка «Бауэр BG 28 BS 80В» с оборудованием для бурения скважин под защитой обсадной трубы с помощью короткого шнека и штанги Келли (подача бурового инструмента с помощью лебедки)
162
26470
21420
10760
6860
6810
4260
2000
360 0
1100
О
0^0
4300
4640
5680
4080...4400
Рис. П.4.9. Установка «Бауэр BG 28 BS 80В» с оборудованием для бурения скважин под защитой обсадной трубы с помощью короткого шнека и штанги Келли (подача бурового инструмента с помощью гидроцилиндра)
и*
163
25415 т
23300
13670
9790
8680
3670
1900
0
188
1100
4300
4640
5680
4070... 5250
Рис. П.4.10. Установка «Бауэр BG 28Н BS 80В» с оборудованием для бурения скважин под защитой обсадной трубы с помощью короткого шнека и штанги Келли (подача бурового инструмента с помощью лебедки)
164
24194
22063
13089
9266
6913
3839
1837
16
0
5675
4288...4650	4500
Рис. П.4.11. Установка «Бауэр BG 36 BS 80В» с оборудованием для бурения скважин под защитой обсадной трубы с помощью короткого шнека и штанги Келли (подача бурового инструмента с помощью лебедки)
165
24194
21950
10894
7071
6800
4394
2637
571
0
4288...4650	4500
Рис. П.4.12. Установка «Бауэр BG 36 BS 80В» с оборудованием для бурения скважин под защитой обсадной трубы с помощью короткого шнека и штанги Келли (подача бурового инструмента с помощью гидроцилиндра)
166
27060
24900
14100
10400
7450
4000
1974
100
4850
6000.
4800... 5100	4650
Рис. П.4.13. Установка «Бауэр BG 40 BS 100В» с оборудованием для бурения скважин под защитой обсадной трубы с помощью короткого шнека и штанги Келли (подача бурового инструмента с помощью лебедки)
167
27060
24900
12070
8200
7450
4420
2770
570
4850
6000
4800...5100
4650
Рис. П.4.14. Установка «Бауэр BG 40 BS 100В» с оборудованием для бурения скважин под защитой обсадной трубы с помощью короткого шнека и штанги Келли (подача бурового инструмента с помощью гидроцилиндра)
168
Рис. П.4.15. Установка «Бауэр BG 48 BS 160» с оборудованием для бурения скважин под защитой обсадной трубы с помощью короткого шнека и штанги Келли (подача бурового инструмента с помощью гидроцилиндра)
7668	2200
8800
2185
2000
11000
1779
2000
1939
3814	_|
5991
36005
23750
33715
ВК 48/559/4/80 ВК 48/559/5/100
трубы с помощью короткого шнека и штанги Келли (подача бурового инструмента с помощью гидроцилиндра)
7668
2200
8800
2185
617
Sc
1779
2000
1939
3814
5991

36005
23750
33715
Таблица П.4.3
Параметры бурения скважин непрерывным проходным шнеком
Модель установки «Бауэр»	Способ подачи бурового инструмента	Максимальный диаметр бурения, мм	Усилие подачи бурового инструмента вверх, кН	Усилие подачи бурового инструмента вниз, кН	Бурение стандартное		Бурение с удлинением шнека		
					Глубина, м	Длина шнека, м	Удлинение штангой Келли, м	Глубина, м	Длина шнека, м
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
BG15H ВТ 40	Вдавливающая лебедка	780	200	100 + + вес шнека	11,3 12,3	13,4 13,4	6,0	17,3 18,3	13,4 13,4
	Вдавливающая и главная лебедки	780	420	100 + + вес шнека	10,5 11,5	12,6 12,6	6,0	16,98 17,98	13,1 13,1
BG18H ВТ 50	Вдавливающая лебедка	780	200	165 + + вес шнека	12,43 13,43	14,24 14,24	6,0	18,43 19,43	14,24 14,24
	Вдавливающая и главная лебедки	780	480	165 + + вес шнека	11,68 12,68	12,49 13,49	6,0	18,13 19,13	13,94 13,94
BG20H ВТ 60	Вдавливающая лебедка	880	210	205 + + вес шнека	13,45 14,65	15,6 15,6	6,0	19,4 20,6	15,6 15,6
	Вдавливающая и главная лебедки	880	550	205 + + вес шнека	12,65 13,85	14,8 14,8	6,0	18,9 20,1	15,1 15,1
BG 24Н BS 70С	Вдавливающая лебедка	1000	330	200 + + вес шнека	13,9 14,9	16,2 16,2	6,0	19,9 20,9	15,8 15,8
	Вдавливающая и главная лебедки	1000	730	200 + + вес шнека	13,9 14,9	16,2 16,2	6,0	19,9 20,9	15,8 15,8
172
Окончание табл. П.4.3
	2	3	4	5		6	7	8	9	10
BG25C ВН60	Вдавливающая лебедка	800	260	260 + вес шнека		14,2 15,2	17,25 17,25	6,0	20,2 21,2	17,25 17,25
	Вдавливающий ГИДрОЦНЛИНДр	800	400	Вес вращат шнека + вес п	еля шека	14,2 15,2	17,2 17,2	6,0	20,2 21,2	17,2 17,2
	лебедка	1200	330	200 + собственный вес		17,5 18,2	20,0 20,0	8,0	25,5 26,2	20,0 20,0
BG 28 BS 80В	Вдавливающая и главная лебедки	1200	830	200 + + собственный вес		17,5 18,2	20,0 20,0	8,0	25,5 26,2	20,0 20,0
	Вдавливающий гидроцилиндр	1200	500	Вес вращат шнека + вес и	еля шека	16,7 17,2	19,2 19,2	8,0	24,7 25,2	19,2 19,2
BG 36 BS 80В	Вдавливающий гидроцилиндр	1200	500	Вес вращателя шнека + вес шнека		14,4 15,4	16,6 16,6	6,0	20,2 21,4	16,6 16,6
	Вдавливающая лебедка	1200	400	250 + вес шнека		14,8 16,0	17,2 17,2	6,0	20,8 22,0	17,2 17,2
	Вдавливающий гидроцилиндр	1200	600	Вес вращателя шнека + вес шнека		17,4 18,6	20,3 20,3	6,0	23,6 24,8	20,3 20,3
BG40 BS 100В	Вдавливающая лебедка	1200	460	250 + вес шнека		18,0 24,0	20,9 20,9	6,0	19,2 25,2	20,9 20,9
	Вдавливающая и главная лебедки	1200	1060	250 + вес шнека		18,0 24,0	20,9 20,9	6,0	19,2 25,2	20,9 20,9
Примечания: 1.В числителе указаны параметры бурения со шнековым очистителем, в знаменателе - без очистителя. 2. Диаметры непрерывных шнеков «Бауэр» (теоретические диаметры скважин): 270, 370, 400, 550, 630, 750, 880 и 1200 мм. 3. Диаметры скважин, пробуренных по технологии «Дабл Ротари»: 305, 406, 510, 620, 750, 880 и 1180 мм.
22900 -j
15905
13720 1
320 О
3200
ЗОЮ
3200
ЗОЮ
15905
13685
Рис. П.4.17. Установка «Бауэр BG 15Н ВТ 40» с оборудованием для бурения скважин непрерывным проходным шнеком
173
13980
24520	»
00 О) со
3205... 3805	3200
066
Рис. П.4.18. Установка «Бауэр BG 18Н ВТ 50» с оборудованием для бурения скважин непрерывным проходным шнеком
174
25600
18375 1
18375
15985
3369
3369
5131
3192
5131
3192
15985 -
Рис. П.4.19. Установка «Бауэр BG 20Н ВТ 60» с оборудованием для бурения скважин непрерывным проходным шнеком
175
26010
18986 J
16685 -
1000
4370
5285
3562
3506
1187
Рис. П.4.20. Установка «Бауэр BG 24Н BS 70С» с оборудованием для бурения скважин непрерывным проходным шнеком
176
27000 1
1230
Рис. П.4.21. Установка «Бауэр BG 25С ВН 60» с оборудованием для бурения скважин непрерывным проходным шнеком
12 Заказ 598
177
32200
4080.. .4400	4300
23080
4080...4400 I	4300
1200
Рис. П.4.22. Установка «Бауэр BG 28 BS 80В» с оборудованием для бурения скважин непрерывным проходным шнеком
178
31100
1200 
Рис. П.4.23. Установка «Бауэр BG 28Н BS 80В» с оборудованием для бурения скважин непрерывным проходным шнеком
12
179
4288
4500
1210
Рис. П.4.24. Установка «Бауэр BG 36 BS 80В» с оборудованием для бурения скважин непрерывным проходным шнеком
180
4800	4650
1300 !
Рис. П.4.25. Установка «Бауэр BG 40 BS 100» с оборудованием для бурения скважин непрерывным проходным шнеком
181
307501
23720
23720 1
21400 {
21200
500
1550
300
4850
4850
6000
6000
4800...5100
4650
4800...5100
4650
1340
1550
Рис. П.4.26. Установка «Бауэр BG 40 BS 100В» с оборудованием для бурения скважин непрерывным проходным шнеком
182
Таблица П.4.4
Глубины раскатывания скважин, м, с помощью спиралевидных снарядов «РТГ Раммтехник»
£>ь мм	1	360			440			440			510			510			620		
D2, мм	254			254			368			254			368			368		
L, мм	3025			3025			3400			3025			3400			3400		
Модель установки «Бауэр»	СТМ	к	КРМ	СТМ	к	КРМ	СТМ		КРМ	СТМ	К	КРМ	СТМ	К	КРМ	СТМ	К	КРМ
BG 12Н	10,5	14,5	——	—	—	—	—	—	—	—				—-		—	—	
BG 15Н	11,5	17,5	—	—	—	—	—	—	—		—*	—	—	—	—-	—		—
BG 18Н	—	——	—	13,0	21,0	—	13,0	21,0	 1	13,0	21,0		*—	—-	—	——	—	
BG 20	—	—		13,0	21,0	—	13,0	21,0	—	13,0	21,0	ИМ*	13,0	21,0	—			——
BG 20Н	—	—	—	14,0	22,0	—	14,0	22,0		14,0	22,0	—	14,0	22,0	—*			
BG 22Н		—	—	—	—	—	15,0	23,0	25,5	—-			15,0	23,0	25,5		— 	—
BG 24	—	—	—	—	—	—	16,0	24,0	26,5				16,0	24,0	26,5	16,0	24,0	26,5
BG 24Н	—	—»1				—	14,5	22,5	25,0	—	—	—	14,5	22,5	25,0	14,5	22,5	25,0
BG28	—				—	—	—	—	—	—	—	—	18,0	26,0	28,5	18,0	26,0	28,5
BG28H	—	—	—		—		—	——	—		—		17,5	25,5	28,0	17,5	25,5	28,0
BG36 BG36H	—	—-	—	——					МН*	 11	—		17,5 17,0	25,5 25,0	29,5 29,0	17,5 17,0	25,5 25,0	29,5 29,0
BG 40	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	—	18,5	26,5	30,5	18,5	26,5	30,5
RG 20S	—*	—	—	20,0	24,0	—	20,0	24,0	—	20,0	24,0	—	20,0	24,0	—		—	—
RG25S	—	—	—	23,0	27,0	—	23,0	27,0	11	23,0	27,0	—	23,0	27,0	—	23,0	27,0	—
Примечание. В таблице приняты обозначения: Z>i - диаметр раскатчика (теоретический диаметр скважины); D2 -диаметр буровой трубы; L - длина раскатчика; СТМ - стандартная мачта буровой установки; К - удлинение с помощью штанги Келли; КРМ - удлинение с помощью штанги Келли и решетчатой мачты.
Приложение 5
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ УСТАНОВОК И ОБОРУДОВАНИЯ «СОЙЛМЕК»
Таблица П. 5.1
Технические характеристики установок «СойлМек СМ» для бурения скважин непрерывным проходным шнеком
Характеристика	Модель установки				
	СМ-50	СМ-70	СМ-700	СМ-120	СМ-1200
1	2	3	4	5	6
Максимальный диаметр бурения, мм	900 900	1000	1000	1200	1200
		1000	1000	1400	1400
Максимальная глубина бурения без	17,5	21,0	21,5	23,0	26,0
удлинения шнека, м	19,0	22,0	23,0	24,5	27,5
Максимальная глубина бурения с	23,5	27,0	27,5	29,0	32,0
удлинением шнека, м	25,0	28,0	29,0	30,5	33,5
Максимальный крутящий момент, кН м	86	156	172	300	300
Скорость вращения шнека при бурении, об/мин	41	25	25	25	25 i
Усилие извлечения шнека, кН	510	680	680	1160	1160
Тяговое усилие, кН:					
главная лебедка	102	170	170	290	290
вспомогательная лебедка	37	80	80	140	140
Мощность двигателя, кВт	153	220	250	400	400
Окончание табл. П.5.1
1	2	3	4	5	6
Раздвижная гусеничная ходовая часть:					
длина, мм	4660	5190	5260	6280	6560
ширина трака, мм	700 (900)	700 (900)	750	900	900
ширина, мм	2500...4000 (2900...4200)	2500...3900 (2700...4100)	3100...4450	3150...4700	3450...5000
Давление на основание, МПа	0,070 (0,050)	0,085 (0,080)	0,098	0,070	0,120
Габариты установки в транспортном положении, мм:					
ширина	2500 (2900)	2500 (2700)	3100	3150	3450
высота	3190	3480	3630	ЗОЮ	4170
длина	16360	17370	18870	15180	18020
Масса установки, т:					
транспортная	33,5	48*	50**	53**	107*; 79**
снаряженная	39	55	75	105	140
Примечания:
1. В числителе указаны параметры бурения со шнековым очистителем, в знаменателе - без очистителя.
2. Номенклатура непрерывных проходных шнеков приведена в табл. П.5.2.
* Масса без противовесов.
*♦ Масса без противовесов и гусеничного шасси.
185
2767
2917
4664
5377
500
3410
7249
2456

16363
3405
15218
Рис. П.5.1. Установка «СойлМек СМ-50» для бурения скважин непрерывным проходным шнеком: рабочее (а) и транспортное (б) положения
186
1
Я
5154	4UUU
17366
3479
Рис. П.5.2. Установка «СойлМек СМ-70» для бурения скважин непрерывным проходным шнеком: рабочее (а) и транспортное (б) положения
187
Рис. П.5.3. Установка «СойлМек СМ-700» для бурения скважин непрерывным проходным шнеком: рабочее (а) и транспортное (6) положения
23000
22500
"l61	6000
500
27405
189
33416
Ю06
3862
28405
24500
6000
6000
6000
4500
2000
i4 W» ' Ук к':-, Ito ТЖ, '-iWv S-l	4№. tt. '«к	’?.♦ W1 r4Si	«jj. 1ft	XRfc W: >ч5$
1	W*
U ‘
13»
Jj Л«№^?й<№№№Г№НОТ .. .WWW»



4165
3485
36452
304
сл
сл
сл
2945
27566
27880
I «AW4^WW«!J.- ‘Я-3?  ” -	_ _^р._„
д д А АЛАА А А А V v V v V V v v W у v

W^WiWiWiWiWWiBWtW.WWi'
i>t&. ед ччь ям	_________ __
«sxe«tt« ий a « «лэ -< tt<n« и	° а » «<а я i t и « и » «в к к « * В за « « в в й к в 1« « я у л в в а
6000
I
Таблица П.5.2
Номенклатура непрерывных проходных шнеков «СойлМек»
Диаметр шнека, мм	Тип							
	Шнек с диаметром внутреннего канала 4 дюйма		Шнек с диаметром внутреннего канала 5 дюймов					
	HD-4		HD-5		XHD-5		25HD-5	
	о в	Лидерный	Рядовой	Лидерный	Рядовой	Лидерный	Рядовой	1 Лидерный
350	—р-	—|—						
400								
450								
500								
550								
600		—1"		"Н				
650		—						
700								
750			—1“					
800		Ц—						
850								
900								
950								
1000								
1100							*4^	
1200							“4*	
Длина шнека L, м	1500; 3000; 6000	1500	1500; 3000; 6000	1500	1500; 3000; 6000	1500	3000; 4500; 6000	2000
Рис. П.5.6. Конструкция непрерывного проходного шнека
191
Таблица П.5.3
Технические характеристики установок «СойлМек R» для бурения скважин методом Келли и непрерывным проходным шнеком
Характеристика	Модель										
	R-210	R-312/200	R-416	R-516HD	R-620	R-625	R-725	R-825	R-930	R-940	R-1240
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	И	12
Тяговое усилие, кН:											
главная лебедка	103	133	150	170	192	240	240	240	290	320	320
вспомогательная лебедка	41	56	65	75	80	140	140	140	140	140	140
Максимальный крутящий момент, кН-м	100	130	160	180	200	240	240	240	305	469	469
Максимальная скорость вращения бурового инструмента, об/мин:											
при бурении	43	42	30	30	34	30	38	28	25	19	19
при извлечении	147	153	160	137	144	140	136	140	117	53	53
Мощность двигателя, кВт	116	150	230	230	260	300	330	300	400	400	400
Раздвижная гусеничная ходовая часть:											
длина, мм	3800	4500	5200	5200	5,3	5,7	5,7	6,0	6,0	6,1 ’	6,1
ширина трака, мм	600	600	700	700	750	900	900	900	900	900	900
ширина минимальная, мм	2550	2540	2900	2500	3000	2980	3180	з4оо	3400	3400	3450
ширина максимальная, мм	3400	3700	4300	3900	4500	4500	4700	5000	5000	5000	5000
Транспортная масса установки, т	26	34	42	36...39	58	58	60	36	45	48	65
Продолжение табл. П.5.3
1	2	1 з	! 4	Г 5	1 6	1 7	Г 8	9	1 ю	1 И	1 12
		Параметры бурения скважин непрерывным шнеком									
Максимальный диаметр бурения, мм	750	750	1000	1000	1000	1200	1200	1200	1200	—	1200
Максимальная глубина бурения без удлинения шнека, м	10,5	13	14,5	15	16,5	19,5	16	21	22,6		17,5
Максимальная глубина бурения с удлинением шнека, м	15,3	19	20,5	18	22,5	25,5	24	27	28,6	—	23,5
Усилие извлечения шнека, кН	140; 280	380	500	520	600	732	800	732	1160	—	1060
Снаряженная масса установки, т	27	34	48	50...53	60...63	70	80	80...85	95...105	——	140
Габариты установки в транспортном положении, мм: ширина высота длина	2550	2540 3426 12119	2900 3197 13064	2500 3300 14234	3000 3500 14181	2980 3518 17514	3180	3400 3566 17563	3400	3400	3450
		Параметры бурения скважин методом Келли									
Максимальный диаметр бурения, мм: без обсадной трубы с обсадной трубой	1200	1500	1500 1300	2000 1500	1800 1500	2500 2000	2000 2000	2500 2000	3000 2500	3000 2500	2750 2500
Максимальная глубина бурения, м	40	48	56	61	66	77	77,4	77,4	776,5	92	86,5
194
Окончание табл. П.5.3
1	2		4	5	6	7	8	9	10	11	12
Ход цилиндра, м	3,0	3,5	5,1	5,!	5,6	6,5	—	6,5	6,5	6,5	—
Усилие подачи бурового инструмента с помощью цилиндра, кН: вверх вниз	124 68	124 102	154 120	185 122	210 150	264 201	—	264 201	320 153	416 330	
Ход бурового инструмента вниз при подаче с помощью лебедки, м	—	—	11,0	—	13,0	12,5	16,3	12,5	13,5	14,0	17,5
Усилие подачи бурового инструмента вниз с помощью лебедки, кН	——	—	165	—	200	200	320	200	360	360	420
Снаряженная масса установки, т	27	35	49	50...55	63	70...72	80	80... 85	105...110	115...120	140
Давление на грунт, МПа	0,073	0,078	0,080	0,083	0,090	0,080	0,095	0,090	0,100	0,130	0,150
Габариты установки в транспортном положении, мм: ширина высота длина	2550 3053 12431	2540 3277 12090	2900 3197 12758	2500 3300 13794	3000 3324 14181	2980	3180 3717 15494	3400 3524 13710	3400 3910 15756	3400 3440 16255	3450 3342 16954
Примечания: 1. «СойлМек» выпускает короткие шнеки для бурения скважин диаметром от 400 до 2000 мм (через 100 мм), колонковые и ковшовые буры для бурения скважин диаметром от 600 до 2000 мм (через 100 мм), спиралевидные снаряды для раскатывания скважин диаметром от 310 до 610 мм (через 50 мм). 2. Номенклатура непрерывных проходных шнеков приведена в табл. П.5.2. 3. Глубины бурения скважин методом Келли в зависимости от применяемых телескопических штанг даны в табл. П.5.4.
«
Рис. П.5.7. Установка «СойлМек R-312/200» с оборудованием для бурения скважин методом Келли: рабочее (а) и транспортное (б) положения
10500
2553	5250
17784
О
3426
1652
952
852
1649
24900
16600
13500
6000
Максимальная глубина: 13000 (19000)
940
450
21742
'MKKwJ^v^wJKSir

16228
13000
6000
сл
Максимальная глубина: 12500 (18500)

саяяг=5И№!3№.-;*к5--.	- у., у г. л л* .

"лш	vw’ mr^iwfMn wv jno-’/UW^vi ъь-до И6АЛФК.7
Рис. П.5.9. Установка «СойлМек R-416» с оборудованием для буренр скважин методом Келли: рабочее (а) и транспортное (б) положения
18479
3763	1400
11357
662
1657,
18479
18479
13064
11430
1534
100
1850
— •
о
62
4432
5204
9500
589
6000
15500
16089
8
391
3037

Рис. П.5.10. Установка «СойлМек R-416»: рабочее положение установки с оборудованием для бурения скважин методом Келли (а); рабочее (б) и транспортное (в) положения установки с оборудованием для бурения скважин непрерывным проходным шнеком
198
a
14181
1376 _12750
3050	5900
3000...4450
Рис. П.5.11. Установка «СойлМек R-620» с оборудованием для бурения скважин методом Келли: рабочее (а) и транспортное (б) положения
199
Рис. П.5.12. Установка «СойлМек R-620»: рабочее положение установки с оборудованием для бурения скважин методом Келли (а); рабочее (б) и транспортное (в) положения установки с оборудованием для бурения скважин непрерывным проходным шнеком
1
1
.1
I $ 'i
200
Рис. П.5.13. Установка «СойлМек R-725» с оборудованием для бурения скважин методом Келли: рабочее (а) и транспортное (б) положения
23615
11435
16300
1294
3319
жж»1 ft;
3398
Ж



«ж
17816

900
4700
Рис. П.5.14. Установка «СойлМек R-725» с оборудованием для бурения скважин непрерывным проходным шнеком
6060
----——------
Рис. П.5.15. Установка «СойлМек R-1240» с оборудованием для бурения
скважин методом Келли
19810

Рис. П.5.16. Установка «СойлМек R-1240» с оборудованием для бурения скважин непрерывным проходным шнеком: рабочее (я) и транспортное (б) положения
204
Таблица П.5.4
Глубины бурения скважин методом Келли
Модель установки «СойлМек»	Характеристика телескопической штанги «СойлМек» для бурения скважин методом Келли								
	Тип			£>, мм	и, шт.	Дм	Я,м	т, т	А, м
1	2			3	4	5	6	7	8
R-312/200	Штанга замкового типа			* 355	4	7,5	25,0	2,9	5,0
					4	9,0	34,0	3,3	5,0
					4	11,0	38,0	3,9	4,6
				355	4	6,0	19,0	2,4	5,0
					4	7,5	25,0	2,9	5,0
	и фрш	Птанга			4	9,0	32,0	3,3	5,0
		^ | | у т ТВ	1U1U11H V tna		4	11,0	39,0	3,9	4,6
					5	9,0	40,0	4,3	5,0
					5	11,0	48,0	5,1	4,6
R-416 г	Штанга замкового типа			355	4	6,0	18,5	2,4	6,9
					4	8,0	28,5	3,0	6,9
					4	9,0	32,5	3,3	6,6
					4	10,5	38,5	3,8	5,1
					4	12,0	45,0	4,2	3,4
					4	13,0	48,0	4,6	2,6
	Штанга фрикционного типа * *			355	4	6,0	20,0	2,4	6,9
					4	9,0	33,0	3,4	6,6
					4	11,0	40,0	3,7	4,2
					4	12,0	46,0	4,2	3,4
					5	8,5	39,0	4,1	6,9
					5	9,0	41,0	4,3	6,6
					5	11,0	50,0	5,1	3,6
					5	12,0	56,0	5,5	3,8
R-516HD				406	4	8,5	29,5	5,1	8,1
	Штанга				4	9,0	31,8	5,3	7,7
	замкового типа				4	11,0	38,7	6,3	5,8
					4	12,5	45,3	7,0	4,3
	Штанга			406	5	9,0	39,5	5,5	7,6
	фрш		юнного		5	12,0	55,0	7,0	4,5
	типа				5	13,0	61,0	7,5	3,4
205
Продолжение табл. П. 5.4
1	2	3	4	5	6	7	8
R-620	Штанга замкового типа	406	4	9,0	32,0	5,2	8,1
			4	10,0	35,0	5,6	7,9
			4	12,0	42,0	6,4	6,2
			4	13,5	49,0	7,2	4,4
			4	14,5	53,0	7,7	3,5
	Штанга фрикционного типа	406	4	9,0	32,0	4,0	8,1
			4	10,5	37,0	5,7	7,6
			4	11,5	41,5	6,3	6,4
			4	13,5	50,0	7,1	4,4
				9,0	39,5	4,9	8,1
			5 1	10,5	46,0	5,5	7,6
			5	12,0	55,0	6,4	5,9
			5	13,5	62,0	6,9	4,5
				14,0 1	63,5	7,1	4,2
			5	14,5	66,0	7,4	3,6
R-725	Штанга замкового типа	406	4	10,5	37,0	5,8	8,9
			4	11,5	41,1	6,3	7,8
			4	13,5	49,6	7,2	5,7
			4	15,5	57,8	8,2	3,7
			4	16,5	62,0	8,7	2,6
	Штанга фрикционного типа	406	4	10,5	37,0	5,7	8,9
			4	11,5	41,5	6,2	7,8
			4	13,5	49,4	7,1	5,7
			4	15,5	57,9	8,0	3,7
			4	16,5	62,0	8,5	2,6
			5	10,5	46,2	5,5	8,9
			5	11,5	51,6	6,0	7,8
			5	13,5	61,9	6,9	5,7
			5	15,5	72,2	7,9	3,7
			5	16,5	77,4	6,4	2,6
R-825	Штанга замкового типа	406	4	10,5	37,0	5,7	9,2
			4	11,5	41,5	6,2	8,1
			4	13,5	49,4	7,1	6,0
			4	15,5	57,9	8,0	3,9
			4	16,5	62,0	8,5	2,9
			5	10,5	46,2	5,5	9,2
			5	11,5	51,6	6,0	8,1
			5	13,5	61,9	6,9	6,0
			5	15,5	72,2	7,9	3,9
			5	16,5	77,4	8,4	2,9
	Штанга фрикционного типа	406	4	10,5	37,0	5,8	9,2
			4	11,5	41,1	6,3	8,1
			1 4	13,5	49,6	7,2	6,0
			4	15,5	57,8	8,2	3,9
			4	16,5	' 62,0	8,7	2,9
206
Продолжение табл. П.5.4
1	2	3	4	5	6	7	8
R-930	Штанга замкового типа	483	4	10,5	37,0	7,0	8,9
			4	11,5	41,0	7,5	8,8
			4	13,5	49,0	8,5	6,8
			4	15,5	57,0	9,5	4,8
			4	16,5	61,0	10,0	3,9
	Штанга фрикционного типа	483	4	10,5	37,0	7,0	8,9
			4	11,5	41,0	7,5	8,8
			4	13,5	49,5	8,5	6,8
			4	15,5	57,5	9,5	4,8
			4	16,5	61,0	10,0	3,9
				10,5	46,0	7,6	9,9
			5	11,5	51,5	8,3	8,8
			5	13,5	62,0	9,6	6,8
			5	15,5	72,0	10,9	4,8
			5	16,5	76,5	11,5	3,9
R-940	Штанга замкового типа	559	4	10,5	37,0	8,5	8,3
			4	11,5	41,0	9,0	8,3
			4	13,5	49,0	10,3	6,8
			4	15,5	57,0	11,5	4,8
			4	16,5	61,0	12,2	3,9
			5	10,5	46,5	8,5	8,3
				11,5	51,5	9,0	8,3
			5	13,5	62,0	10,3	6,8
			5	15,5	72,0	11,5	4,8
				16,5	76,5	12,2	3,9
	Штанга фрикционного типа	559	4	10,5	37,0	8,5	8,3
			4	11,5	41,0	9,0	8,3
			4	13,5	49,5	10,3	6,8
			4	15,5	57,5	11,5	4,8
			4	16,5	61,0	12,2	3,9
			5	10,5	46,0	10,0	8,3
			5	11,5	51,5	10,8	8,3
			5	13,5	62,0	12,4	6,8
			5	15,5	72,0	14,0	4,8
			5	16,5	77,0	14,7	3,9
			6	10,5	56,0	10,3	8,3
			6	11,5	62,0	П,1	8,3
			6	13,5	74,5	12,8	6,8
			6	15,5	86,5	14,5	4,8
			6	16,5	92,0	15,4	3,9
207
Окончание табл. П. 5.4
1	2	3	4	5	6	7	8
R-1240	Штанга замкового типа	559	4	10,5	37,0	8,5	10,8
			4	11,5	41,0	9,0	9,7
			4	13,5	49,5	10,3	7,7
			4	15,5	57,5	11,5	5,7
			5	10,5	46,5	10,0	10,8
			5	11,5	51,5	10,8	9,7
			5	13,5	62,0	12,4	7,7
			5	15,5	72,0	14,0	5,7
	Штанга фрикционного типа	559	4	10,5	37,0 .	8,5	10,8
			4	11,5	41,0	9,0	9,7
			4	13,5	49,5	10,3	7,7
			4	15,5	57,5	11,5	5,7
			5	10,5	46,5	10,0	10,8
			5	11,5	51,5	10,8	9,7
			5	13,5	62,0	12,4	7,7
			5	15,5	72,0	14,0	5,7
			6	10,5	56,0	10,3	10,8
			6	11,5	62,0	11,1	9,7
			6	13,5	74,5	12,8	7,7
			6	15,5	86,5	14,5	5,7
Примечание. В таблице приняты обозначения: D-внешний диаметр штанги; п количество секций штанги Келли; Л-длина секций штанги; Н - глубина бурения методом Келли; т - масса штанги Келли; h - высота расположения вертлюга (узла крепления штанги Келли) над уровнем земли.
Таблица П.5.5
Технические характеристики бетононасосов «СойлМек»
Характеристика	Модель				
	Р4.65	Р6.80	Р6.90	Р6.100	Р6.120
1	2	3	4	5	6
Номинальная мощность, кВт	88	ПО	132	132	132
Диаметр цилиндров, мм	180	200	200	200	200
Ход цилиндров, мм	1400	1400	1600	1800	2000
Емкость бункера, л	400	450	450	450	450
Количество циклов в минуту	30	30	30	30	32
Производительность, м3/ч	64	79	90	101	120
208
Окончание табл. П.5.5
1	2		4	5	6
Давление подачи бетонной смеси, МПа	5,0	5,0	5,0	5,0	5,0
Воздушный компрессор: производительность, л/мин давление, МПа	1050 1,0	1050 1,0	1050 1,0	1270 1,0	1270 1,0
Диаметр выходного патрубка для подачи бетонной смеси , мм	125	125...150	125...150	125.„150	125...150
Масса, кг	6500	7000	7200	7800	8000
Длина £, м	4,7	4,7	5,1	5,5	5,9
Ширина В, м	2,3	2,3	2,3	2,3	2,3
Высота Н, м	2,5	2,5	2,5	2,5	2,5
Высота загрузки бетонной смеси h, м	1,3	1,3	1,4	1,4	1,4
Рис. П.5.17. Бетононасос «СойлМек»
1 4 Заказ 598
209
210
Приложение 6
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ УСТАНОВОК ВРАЩАТЕЛЬНОГО БУРЕНИЯ «КАЗАГРАНДЕ»
Таблица П. 6.1
Основные технические характеристики установок вращательного бурения «Казагранде»
Характеристика	Модель							
	В80	В125	В135	В170	B180HD	В250	ВЗОО	C600HD Н40
1	2	3	4		6	7	8	9
Максимальная глубина бурения методом Келли, м	38	50	50	50	68	68	70	87
Максимальный диаметр бурения методом Келли, мм	1300	1500	1500	1500	1800	2500	2000	2700
Максимальная глубина бурения проходным шнеком, м	16	20,4	20,4	21,0	22,7	24,7	25,7	28,5
Максимальный диаметр бурения проходным шнеком, мм	600	800	800	800	1000	1200	1200	1200
Ширина раздвижной гусеничной ходовой части, мм	2,5...3,6	2,5...3,7	2,5...3,7	2,5...3,9	2,5...3,9	3,0...4,4	3,0...4,4	3,0...4,4
Ширина трака, мм	600	600	600	700	700	900	900	900
Тяговое усилие главной лебедки, кН	105	135	135	180	200	200	220	250
Тяговое усилие второстепенной лебедки, кН	45	60	60	70	70	110	110	110
Окончание табл. П. 6.1
1	2	3	4		6	7	8	9
Усилие подачи бурового инструмента с помощью гидроцилиндра, кН: вверх вниз	140 90	148 114	148 114	148 122	211 125	211 180	211 180	400 250
Усилие подачи бурового инструмента с помощью лебедки, кН: вверх вниз	240 240	240 240	240 240	240 240	240 240	240 240	320 320	400 400
Максимальный крутящий момент на буровом инструменте, кН м	100	112	112	155	180	217	250	358
Скорость бурения, об/мин	42	33	33	32	34	34	29	25
Снаряженная масса установки, т	27	35,5	35,5	52	62	80	88	100
211
Приложение 7
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ УСТАНОВОК «ЛИБХЕРР» И ОБОРУДОВАНИЯ «ПАЙЛИНГ ЭНД ВИБРО ЭКИПМЕНТ»
Таблица П. 7.1
Технические характеристики многофункциональных установок «Либхерр»
Характеристика		Модель	
	LRB 125	LRB 155	LRB255
1	2	3	4
Высота мачты, м	12,5	18; 21; 24	21; 24; 27 и 30
Грузоподъемность (молот, включая наголовник сваи и сваю), т	12	15	30
Максимальная масса молота, т	6	8	15
Максимальная масса сваи, т	6	7	15
Максимальное тяговое усилие (мачта на грунте), т	20	. 30	40
Максимальный крутящий момент, кН-м	120	220	300
Рабочий вылет от оси сваи до оси поворота платформы, м	3,3...5,5	3,0...4,7	3,2...4,9
Максимальный наклон мачты: . в поперечном направлении вперед в продольном направлении назад в продольном направлении	± 1 :20 1:6 1 :3	± 1 :20 1 : 6 1 : 3	± 1 :20 1 :6 1:3
Смещение мачты: выше уровня грунта (в зависимости от вылета), м ниже уровня грунта (в зависимости от длины мачты), м	5 5	3 5	3 5
Поворот мачты, град	±90	±90	±90
Тяговое усилие вспомогательной лебедки (эффективное), кН	50	80	80
Усилие подачи бурового инструмента вниз с помощью лебедки, кН	150	300	450
Усилие подачи бурового инструмента вверх с помощью лебедки, кН	200	300	450
Мощность двигателя, кВт	450	450	670
212
Окончание табл. П. 7.1
1	2	3	4
Тяговое усилие ходовой части, кН	437	632	622
Ширина раздвижной ходовой части, м	3,0...4,2	3,2...4,5	3,5.. 4,7
Длина ходовой части по грунту, м	4,21	4,68	4,93
Ширина трака ходовой части, мм	700	700, 800 и 900	900
Максимальная скорость передвижения, км/ч	2,3	1,5	1,5
Транспортная масса: базовой машины (без мачты, рабочей оснастки и противовеса) мачты длиной 18,2 м мачты длиной 21,2 м мачты длиной 24,2 м мачты длиной 27,2 м мачты длиной 30,2 м противовеса	39,1* 3,9	34,8 23,8 24,5 25,3 8,0	41,0 27,3 28,4 29,6 30,8 12,5
Масса в снаряженном состоянии (базовая машина, мачта минимальной длины, противовес), т	43,0	66,6	80,8
Давление на грунт, кгс/см2	0,83	0,79**	0,91
♦ Транспортируется вместе с мачтой.
** При траке шириной 900 мм.
Таблица П. 7.2
Технические характеристики гидравлических молотов «Либхерр»
Характеристика	Тип молота					
	Н50/3	Н50/4	Н85/5	Н85/7	Н 110/7	Н 110/9
Масса ударной части, т	3,0	4,0	5,0	7,0	7,0	9,0
Максимальная энергия удара, кН-м	40	51	60	83	83	106
Частота ударов в мин	50... 100 ...	50... 100	50... 100	45...100	40... 100	36...100
Масса молота с ударной частью, т	6,2	7,2	8,6	10,5	10,6	12,7
Длина погружаемого элемента, м, установкой «Либхерр»: LRB 125 LRB 155 LRB255	12	12	21	21	27	27
213
Таблица П. 7.3
Технические характеристики высокочастотных кольцевых вибропогружателей «Пайлинг энд Вибро Экипмент»
Характеристика	Модель		
	20 VMR	32VMR	38 VMR
Статический момент дебалансов, кгсм	0...20	0...32	0...38
Максимальная частота, об/мин	2300	2300	2300
Максимальная возмущающая сила, кН	1160	1800	1860
Максимальное извлекающее усилие, кН	300	400	400
Максимальное вдавливающее усилие, кН	200	400	400
Амплитуда, мм	0...6	0...5	0...5
Диаметр обсадной трубы, мм	355...51O	356...610	610...830
Общая масса, т	6,9	12,0	12,5
Длина погружаемой трубы установкой «Либхерр», м: LRB 125 LRB 155 LRB255	27 34	40	40
Таблица П. 7.4
Технические характеристики высокочастотных вибропогружателей «Пайлинг энд Вибро Экипмент» с зажимным приспособлением для заглубления труб, двутавров и шпунтин
Характеристика	Модель	
	23 VML	40VML
Статический момент дебалансов, кгс м	0...23	0...40
Максимальная частота, об/мин	2300	2000
Максимальная центробежная сила, кН	1350	1750
Максимальное извлекающее усилие, кН	300	400
Максимальное вдавливающее усилие, кН	200	300
Максимальная амплитуда (без зажима), мм	17	19
Общая масса без зажима, кг	3600	6200
Общая масса с зажимом, кг	5250	
Динамическая масса без зажима, кг	2700	4300
Габариты, мм: ширина	1460	2570
высота без зажима	2095	2590
толщина	795	740
Максимальная длина погружаемого элемента		
с помощью установки «Либхерр», м: LRB 125	15,5	
LRB 155	21,0	
LRB255	—	28,0
214
Приложение 8
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫХ УСТАНОВОК И ОБОРУДОВАНИЯ «ФУНДЕКС»
Таблица П. 8.1
Технические характеристики многофункциональных установок «Фундекс»
Характеристика	Модель					
	FN14	F12SE	F2800	F3500	F4201	F15
1	2	3	4	5	6	7
Высота мачты, м	18,0	21,0	28,0	35,0	24,6(32,8)	34,0
Высота мачты с удлинением, м	24,0	34 (37)	31,0	40,0	42,0	46,0
Максимальный крутящий момент на буровом инструменте, кН-м	100	450	450	450	400	400
Максимальное усилие подачи бурового инструмента вверх с помощью лебедки, кН	400	800	800	1000	800	720
Максимальное усилие подачи бурового инструмента вниз с помощью лебедки, кН	—	350	400	500	400	400
Количество лебедок * сила тяги, кН	1X100	3x100	3x100	3x125	3x100	1x100
»	1x50	1x50	1x50	2x50	1x50	2x100
»	1x40	1x40	1x15	1x9	2x15	1x60
»	—	1x9	1x9	—	1x9	1x9
Ширина трака, мм	700 (850)	700 (850)	900	900	900	750 (850)
Ширина раздвижной гусеничной ходовой части, м	3,0...4,5	3...4,5	3,5...4,9	3,5...5,0	3,5...5,0	3,5...6,0
Возможность транспортировки, включая оснастку	Да	Частично	Частично	Частично	Частично	Нет
Транспортная масса, т	38	48...50	60...62	72...74	90	86
Количество гидравлических аутригеров спереди, шт.	Опора мачты	2	2	2	2	2
То же сзади, шт.	2	2	2	2	2	2
Возможность разворота на 360°	Да	Да	Да	Да	Да	Да
Возможность погружения шпунта	Да	Да	Да	Да	Да	Да
Возможность забивки свай, труб	Да	Да	Да	Да	Да	Да
215
Окончание табл. П. 8.1
1	2	3	4	5	6	7
Возможность шнекового бурения	Да	Да	Да	Да	Да	Да
Возможность раскатывания скважин	Нет	Да	Да	Да	Да	Да
Гидравлический контроль	Да	Да	Нет	Нет	Нет	Да
Электронное управление и контроль	По заказу	Нет	Да	Да	Да	Нет
Рис. П.8.1. Многофункциональная установка
«Фундекс F12SE»
216
31000
Рис. П.8.2. Многофункциональная установка
«Фундекс F2800»
217
ю
Itb.ч
3885... 5385
5050
7420
Рис. П.8.3. Многофункциональная установка
«Фундекс F3500»
218
3300
5800	7750
7234
Рис. П.8.4. Многофункциональная установка
«Фундекс F15»
219
3150...6000
Рис. П.8.5. Габаритные размеры многофункциональных установок «Фундекс» в плане:
а - «Фундекс F12SE»; б - «Фундекс F2800»; в - «Фундекс F3500»; г - «Фундекс F15»
220
а
23240
4200	оь	4040	<3^	4290
3570 _|	П 3410 "	3660
20410
23920
22012
Рис. П.8.6. Габаритные размеры многофункциональных установок «Фундекс» в транспортном положении:
а - «Фундекс F12SE»; б — «Фундекс F2800»; в - «Фундекс F3500»; г - «Фундекс F15»
221
Таблица П.8.2
Технические* характеристики кольцевых вибраторов «Фундекс»
Характеристика	Модель вибратора			
	FVE40	FVE50	FVE50HD	FVE60
Статический момент дебалансов, кгс м	40	50	60	60
Максимальная частота вращения дебалансов, об/мин	 11 1	1600	1600	1600
Максимальная вынуждающая сила, кН	1000	1400	1600	1600
Максимальное линейное усилие, кН	400	800	1000	1000
Максимальная амплитуда погружателя, мм	17	19	19	19
Минимальный диаметр трубы, мм	368	355	324	355
Максимальный диаметр трубы, мм	609	609	711	711
Вибрирующий вес, кН	60	60	60	61
Общий вес, кН	—	64		65
2300
Рис. П.8.7. Кольцевой вибратор «Фундекс» (а = 490 мм - для вибратора FVE 50, а - 590 мм - для вибратора FVE 60)
222
Таблица П.8.3
Технические характеристики вибрационных молотов «Фундекс»
Характеристика	Марка молота					
	14RF	18RF	23RF	28RF	36RF	46RF
Статический момент дебалансов, кгсм	0...14	0...18	O...23	0...28	0...36	0...46
Вынуждающая сила, кН	810	850	1334	1600	2030	2670
Максимальная частота вращения дебалансов, об/мин	2300	2300	2300	2300	2300	2300
Максимальная амплитуда погружателя, мм	10	12	9	11	14	13
Максимальная статическая выдергивающая сила, кН	240	240	400	500	500	800
Максимальная вдавливающая сила, кН	240	240	400	500	500	800
Максимальное рабочее давление, МПа	34	34	34	34	34	34
Масса в рабочем состоянии, кг	4285	4295	6900	8000	9300	9750
Используется совместно с установкой «Фундекс» *	F2800	F2800	F2800	F35OO	F3500	F35OO
* Возможно использование с другими установками «Фундекс».
223
Приложение 9
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ УСТАНОВОК И ОБОРУДОВАНИЯ «ЮНТТАН»
Таблица П. 9.1
Технические характеристики многофункциональных установок «Юнттан»
Характеристика			Модель		
			РМ26		РМ28
		1	2		3
Марка мачты				Е269602	КЕ 280101
Длины секций мачты, м			4,0-	F 13,0 + 8,0	12,0 + 10,0 + 4,4
Высота мачты без гуська, м			25,0		26,4
Допол	нительное наращивание мачты, м		2,0; 4,0		5,0
Грузоподъемность мачты (масса сваи и молота), т			30		35
Максимальное смещение мачты, мм: вертикально вверх вертикально вниз горизонтально влево / вправо			1700 100 900		1700 100 900
Грузоподъемность главной лебедки (для навесного оборудования - молота или вращателя с буровым инструментом), т			18 или 25		25
Максимальная мощность двигателя, кВт			414		414
Размеры гусеничной раздвижной ходовой части, мм: длина минимальная ширина максимальная ширина ширина трака			5700 3500 4780 900		5700 3500 4800 900
Расстояние от центра тяжести установки до крайней точки противовеса, мм			4700		5000
Количество гидравлических аутригеров спереди, шт.			Опора мачты		Опора мачты
То же сзади, шт.			2		2
Габаритные размеры установки в транспорт-ном положении, мм: длина ширина высота без молота / вращателя			26280 3500 3350		12100 3500 3400
Транспортная масса, т			65,0		65
224
Продолжение табл. П. 9.1
1	2	з
«Юнттан» с оборудованием для забивки свай		
Высота установки с мачтой без наращивания, мм	26700	
Используемые гидравлические молоты «Юнттан»	ННК 5А...ННК 12А, ННК 5S...HHK 9S	—
Грузоподъемность второстепенной лебедки (для сваи), т	10 или 12	—
Масса противовеса, т	4	 
Снаряженная масса установки, т	77	-—
«Юнттан» с оборудованием для пробивки скважин		
Высота установки с мачтой без наращивания, мм	27650	—
Используемые гидравлические молоты «Юнттан»	ННК 5А, ННК 6 А, ННК 5S, ННК 6S	—
Грузоподъемность вспомогательной лебедки, т	10 или 12	—
Масса противовеса, т	10	—
Снаряженная масса установки (без оболочки для пробивки скважины), т	83	—
«Юнттан» с оборудованием для раскатывания скважин		
Высота установки с мачтой без наращивания, мм	27650	28000
Максимальная глубина бурения без наращивания мачты, м:	22	22
Максимальная глубина бурения с наращи-ванием мачты, м:	26	32
Диаметр раскатывающего наконечника, мм	300...800	300...800
Максимальное усилие подачи бурового инструмента с помощью лебедки, кН: вверх вниз	1000 240	1000 240
Максимальный крутящий момент на буровом инструменте, кН-м	400	400
Грузоподъемность вспомогательной лебедки, т	5	5
Масса противовеса, т	10	12
Снаряженная масса установки без раскатывающего снаряда, т	88	90
15 Заказ 598
225
Окончание табл. П. 9.1
1	Г 2	1		3
«Юнттан» с оборудованием для бурения скважин методом Келли		
Высота установки с мачтой без наращивания, мм	27730	28900
Максимальная глубина бурения, м: штанга Келли JKB 400 3/33 штанга Келли JKB 400 3/41	33 41	33 41
Максимальный диаметр бурения без обсадной трубы, мм: вращатель JO 150 вращатель JO 200	1500 2000	1500 2000
Диаметр бурения, мм	750,1000, 1200,1500, 1700,2000	750,1000, 1200,1500, 1700,2000
Максимальное усилие подачи бурового инструмента помощью гидроцилиндра, кН: вверх вниз	530 450	530 450
Максимальный крутящий момент на буровом инструменте, кНм	400	400
Масса противовеса, т	12	12
Снаряженная масса установки со штангой JKB 400 3/41 и вращателем JO 200, т	115	120
«Юнттан» с оборудованием для бурения скважин непрерывным проходным шнеком		
Высота установки с мачтой без наращивания, мм	27650	28820
Максимальная длина сваи без удлинения шнека, м	20	21
Максимальный диаметр бурения, мм	1200	1200
Максимальное усилие подачи бурового инструмента с помощью лебедки, кН: вверх вниз	1000 240	1000 240
Максимальный крутящий момент на буровом инструменте, кН-м	400	400
Грузоподъемность вспомогательной лебедки, т	5	5
Масса противовеса, т	10	12
Снаряженная масса установки без шнека, т	88	86
226
Таблица П.9.2
Технические характеристики сваебойных установок «Юнттан»
Характеристика	Модель					
	РМ 20	PM 20HLC	PM 20LC	РМ 23	РМ 25Н	РМ 25LC
1	2		4	5	6	7
Марка мачты	КЕ 200501	КЕ 209501	КЕ 209501	КЕ 239902	КЕ 259302	КЕ 259302
Длины секций мачты, м	13,8 + 3,0	13,8 + 4,2	13,8 + 4,2	12,6 + 4,8 + 1,8	13,8 + 6,0+1,8	13,8 + 6,0
Дополнительное наращивание мачты, м	1,8+4,8	3,0	1,8	2,0	1,8...6,0	1,8... 6,0
Грузоподъемность мачты (масса сваи и молота), т	13	18	16	14	20	16
Максимальное смещение мачты, мм:			"" 1			
вертикально вверх	1000	1000	1000	4700	1000	1000
вертикально вниз	500	500	500	4330	500	500
горизонтально влево / вправо	1500	1500	1500	6650	1500	1500
Грузоподъемность главной лебедки (для молота), т	10	12	10	10	15	10
Грузоподъемность второстепенной лебедки (для сваи), т	8	10	10	8	10	10
Максимальная мощность двигателя, кВт	179	179	179	179	298	248
Размеры гусеничной раздвижной ходовой части, мм:						
длина	4760	5050	5050	5760	5700	5750
минимальная ширина	3150	3350	3350	3250	3400	3350
максимальная ширина	4150	4350	4350	4250	4400	4350
ширина трака	800	900	900	900	900	900
Ширина трака по заказу, мм	900	800	800	800	1100	1100
Расстояние от центра тяжести установки до крайней точки противовеса, мм	4100	4200...5700	4200...5700	4250...5700	4200...5700	4230...5730
228
Окончание табл. П.9.2
	2	3	4	5	6	7
Масса противовеса, т	5,2	6,2	6,2	6,9	5,9	5,9
Максимальная длина сваи, м, при исполь-						
зовании молота «Юнттан»:						
HHK3S				19		
ННК 4AL	16 (20)					
ННК4А	15(19)		15 (19)	19		
HHK4S	14(18)		15(19)	19		
ННК 5 А	14(18)	15 (20)	15(19)	19	19	17
HHK5S		14(19)	14(18)			16
ННК6А		14(19)				
ННК 6S		14 (18)				
ННК 7 А					18	16
ННК 7S					17	16
ННК 9 А					16	
Габаритные размеры установки в транс-						
портном положении, мм:						
длина	17700	18900	18900	20200	20700	20700
ширина	3150	3350	3350	3250	3400	33500
высота без молота	3550	3590	3550	3370	3650	3650
высота с молотом	3700	3750	3700	3370	3800	3800
Масса установки, т:						
транспортная	39	54	44	47	58	51
снаряженная	49...60	66...72	56...65	59...66	77...87	66...80
Примечания: 1. В скобках указаны максимальные длины свай или секций свай при их погружении установками с наращенной мачтой. 2. Снаряженная масса установки зависит от массы используемого молота.
Таблица П.9.3
Основные технические характеристики гидравлических молотов «Юнттан»
229
Характеристика	Модель							
	ННК ЗА	ННК4А	ННК 5А	ННК7А	ННК9А	ННК 12А	ННК 14А	ННК 16А
Максимальная энергия, кН-м	35	47	59	82	106	141	164	188
Высота падения ударной части молота, мм	50...1200	50... 1200	50... 1200	50...1200	50... 1200	50...1200	50...1200	50...1200
Число ударов в мин	40... 100	40... 100	40... 100	40...100	40... 100	40... 100	40... 100	40...100
Масса ударной части молота, кг	3000	4000	5000	7000	9000	12000	14000	16000
Масса молота с наголовником для труб, кг	6200	7100	8600	11200	13400	20200 '	22500	25000
Максимальное сечение погружаемого элемента, мм: металлические трубы бетонные сваи	0 600 370x370	0 600 420x420	0 750 470x470	0 830 520x520	0 830 520x520	0 1030 670x670	0 1030 670x670	0 1030 670x670
Высота молота, мм: без наголовника с наголовником	4680 5160	5050 5530	5420 5900	6160 6640	6530 7010	6500 6980	7000 7480	7500 7980
230
Продолжение табл. П. 9.3
Характеристика	Модель						
	ННК 18 А	ННК 20А	ННК 3AL	ННК 4AL	ННК 5AL	HHK5S	HHK7S
Максимальная энергия, кН-м	212	235	24	31	39	74	103
Высота падения ударной части молота, мм	50...1200	50...1200	50...800	50...800	50... 800	50... 1500	50...1500
Число ударов в мин	40... 100	40...100	40...100	40...100	40...100	30...100	30...100
Масса ударной части молота, кг	18000	20000	3000	4000	5000	5000	7000
Масса молота с наголовником для труб, кг	28500	30500	5000	6200	7600	9000	12500
Максимальное сечение погружаемого элемента, мм: металлические трубы бетонные сваи	0 1320 0 1320	0 1320 0 1320	0 600 400x400	0 600 400x400	0 750 450x450	0 750 450x450	0 830 550x550
Высота молота, мм: без наголовника с наголовником	6420 6970	6740 7290	3885 4365	4255 4735	4625 5105	5910 6640	6650 7380
Окончание табл. П.9.3
Характеристика	Модель						
	HHK9S	ННК 12S	ННК 14S	ННК 16S	ННК 18S	ННК 20S	ННК 25 S
Максимальная энергия, кН-м	132	176	206	235	265	294	368
Высота падения ударной части молота, мм	50...1500	50...1500	50...1500	50... 1500	5O...15OO	5O...15OO	50... 1500
Число ударов в мин	30...100	30... 100	30...100	30... 100	30...100	30... 100	30... 100
Масса ударной части молота, кг	9000	12000	14000	16000	18000	20000	25000
Масса молота с наголовником для труб, кг	16000	22000	24700	27000	30700	33200	40000
Максимальное сечение погружаемого элемента, мм: металлические трубы бетонные сваи	0 830 550x550	0 1230	0 1230	0 1230	0 1320	0 1320 *	0 1420
Высота молота, мм: без наголовника с наголовником	7390 8120	7245 8190	7745 8690	8245 9190	7100 8070	7420 8390	7600 8490
231
Приложение 10
ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ УСТАНОВОК И ГИДРАВЛИЧЕСКИХ МОЛОТОВ «БАНУТ» ДЛЯ ЗАБИВКИ СВАЙ
Таблица П.10.1
Технические характеристики гидравлических установок «Банут»
Характеристика	Модель			
	Банут 450	Банут 555	Банут 650	Банут 655
1	2	3	4-	5
Рекомендуемый гидравлический молот «Банут»	СуперРАМ 4000	СуперРАМ 5000	СуперРАМ 6000	СуперРАМ 6000XL
Полезная высота мачты, м	11,0	15,0	18,6	15,0
Максимальная длина сваи (секции сваи), м	14,0	16,0	20,0	20,0
Максимальное смещение мачты, мм: выше уровня грунта ниже уровня грунта	3500 1500	1000 1000	1420 1180	5500 1000
Максимальный наклон мачты, град: вперед ct] назад а2 вправо Pj влево р2	18 45 12,5 12,5	18 45 14,0 14,0	18 45 18,0 18,0	18 45 18,0 18,0
Масса сваи, т	5,5	6,0	6,0	8,5
Крутящий момент, кН-м	80	100	130	180
Грузоподъемность лебедки, т: для сваи для молота	5,5 5,5	10,0 12,0	10,0 12,0	12,0 12,0
Максимальная высота установки А, мм	20800	21250	26320	26500
Расстояние от центра тяжести установки до продольной оси сваи В, мм	3200...4000	4000...5200	4095...5295	4450...5650
232
Окончание табл. П.10.1
1		2	3	4	5
Расстояние от центра тяжести установки до крайней точки противовеса С, мм *,		3500	4940	4290...5690	5100
Габаритные размеры установки в транспортном положении, мм: ширина/) длина/Г высота F		3000 18600 3400	3100 22370 3300	3300 18450 3400	3300 22000 3400
Ширина трака, мм		800	800	900	900
Высота мачты G, мм		16100	20000	24000	20000
Ширина поперечного сечения мачты К, мм		410	500	500	600
Ходовая часть		CAT 325 D	SR40T	SR40T	SR40T
	ность пвигате-	161	195	300	261
Монг					
ля, кВт					
Ширина колеи гусеничной ходовой части S', мм		2200...3500	2300...3300	2400...3800	2400...3800
Тяговое усилие гусеничной ходовой части, кН		410	340	540	556
Гидравлические выдвижные аутригеры: количество, шт. вылет, мм		2 800	2 800	2 800	2 700
Вылет выдвижного противовеса, мм		—	—	1400	
Масса установки без вспомогательного оборудования, т		39	55	55	65
Примечания: 1. Полезная высота мачты зависит от высоты используемого навесного оборудования. В таблице приведены значения полезной высоты мачты при использовании рекомендуемых гидравлических молотов «Банут». 2. Максимальный угол наклона мачты допускается только при использовании аутригеров. 3. Масса сваи, поднимаемой на мачту, зависит от положения мачты и массы гидравлического молота.
233
Рис. П.10.1. Основные габаритные размеры установки «Банут»
А
Рис. П.10.2. Основные размеры гидравлического молота «Банут»
234
Таблица П.10.2
Технические характеристики гидравлических молотов «Банут»
Характеристика	Модель молота							
	СуперРАМ 3000	СуперРАМ 4000	СуперРАМ 5000	СуперРАМ 6000	СуперРАМ 6000XL	г	 СуперРАМ 8000XL	СуперРАМ 10000XL	СуперРАМ 12000XL
Вес ударной части молота, кг	3000	4110	5060	6075	6110	8010	10020	12025
Общий вес молота без ударной части, кг	4900	6000	7000	8000	9200	11100	13100	15100
Максимальная высота падения, мм	1200	1200	1200	1200	1400	1400	1200	1200
Количество ударов в мин	100	100	100	100	100	100	100	100
Максимальная энергия удара, кН-м	35	47	58	70	82	109	117	141
Необходимая мощность, кВт	64	78	93	105	120	150	162	175
Высота молота А, мм: в нерабочем состоянии в рабочем состоянии (максимальная)	3950 5150	3865 4680	3865 4680	4120 5320	4395 5385	4395 5525	4540 5740	4665 5865
Ширина молота В, мм	1125	1125	1125	1125	1600	1600	1600	1600
Ширина направляющей С, мм	500	500	500	500	500	500	500	500
Расстояние от оси молота до середины направляющей D, мм	630	630	630	630	715	715	715	715
Глубина Е, мм	1100	1100	1100	1100	1400	1400	1400	1400
Высота молота со стандартным ударным наголовником F, мм	4665	4260	4260	4500	5030	5030	5180	5300
235
МАНГУШЕВ РАШИД АЛЕКСАДРОВИЧ
Доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой геотехники СПбГАСУ, член Президиума Российского общества по механике грунтов, геотехнике и фундаментостроению, член Петровской Академии наук и искусств. Автор более 170 печатных трудов, 7 авторских свидетельств и патентов.
ЕРШОВ АНДРЕЙ ВЛАДИМИРОВИЧ
Ассистент кафедры геотехники СПбГАСУ. Автор 9 публикаций и 2 изобретений.
ОСОКИН АНАТОЛИЙ ИВАНОВИЧ
Кандидат технических наук, доцент СПбГАСУ, член Российского общества по механике грунтов, геотехнике и фундаментостроению. Автор более 100 печатных трудов и 12 изобретений.