Технология механизированного устройства грунтобетонных фундаментов основана на использовании свойства лёссовидных грунтов образовывать конструктивный материал, отвечающий требованиям фундаментостроения при перемешивании с цементом и последующем уплотнении смеси. Если перечисленные операции производить непосредственно в массиве грунта без его выемки, то в случае применения соответствующего приспособления можно получить грунтобетонную сваю. Такие сваи, как и другие типы набивных свай, используют для зданий различного назначения, при возведении подпорных стенок, противофильтрационных завес и т. д.
В инструкции по изготовлению и применению грунтобетона в строительстве (СН 23-58) для изготовления грунтобетонных свай предусмотрены лёсс, лёссовидные и карбонатные суглинки и супеси.
Технология изготовления грунтобетонных свай разработана в шестидесятых годах в СибЗНИИЭП под руководством проф. А. В. Силенко.
Для изготовления свай диаметром 0,8 и 0,9 м при глубине до 3 м и диаметром 0,5-0,7 м и длиной до 7 м применяют агрегат АГС-7 (рис. 13.12).
Узлы агрегата смонтированы на шасси автомобиля МАЗ-200. Агрегат состоит Iиз рамы, мачты, буровой штанги с вертлюгом, рабочего органа, электропривода, механизмов вращения и подачи рабочего органа, технологического оборудования, для приготовления и нагнетания цементной суспензии. На раме шарнирно установлена мачта из стальных труб.
В рабочее положение мачту поднимают при помощи гидросистемы. Для опускания мачты в транспортное положение используют лебедку, установленную на буфере автомобиля. Мачта имеет трубчатые направляющие, по которым перемещается вертлюг, один конец последнего соединен с напорным шлангом раетворонасоса, а другой — с пустотелой буровой штангой квадратного сечения.
К нижнему концу штанги прикреплен рабочий орган — смесительный бур, который вращается от электродвигателя, обеспечивающего от 38 до 138 об/мин при величине подачи буровой штанги от 8 до 14 мм за один оборот.
Для приготовления и нагнетания в грунт цементной суспензии на агрегате установлены приемный бункер для цемента емкостью 1м3, шнек, подающий цемент в растворосмеситель, производительностью 1,8 м3/ч, растворосмеситель с баком емкостью 0,7 м3 и растворонасос С-317.
Суспензию приготовляют в смесителе, имеющем для перемешивания составляющих компонентов три пары пропеллерных лопастей, закрепленных на вертикальном валу. Нагнетают суспензию для устройства сваи растворонасосом. Рабочий орган — смесительный бур (см. рис. 13.12) состоит из трубы с укрепленными на ней режущими и перемешивающими лопастями.
К верхнему концу трубы приварена муфта, соединяющая рабочий орган с буровой штангой. В нижний конец вставлена глухая муфта с забурником. За тыльной стороной режущих лопастей в трубу ввинчены насадки, служащие для выпуска в грунт цементной суспензии.
В зависимости от диаметра сваи и количества нагнетаемой в грунт суспензии применяют насадки диаметром от 12 до 20 мм. Интенсивное перемешивание грунтовой смеси обеспечивается лопастями, имеющими прямолинейную и криволинейную форму, что позволяет перемещать смесь в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Процесс перемешивания осуществляется при погружении и извлечении рабочего органа.
Для обеспечения равномерного распределения водоцементной суспензии и послойного уплотнения смеси необходимо регулировать производительность растворонасоса. Опускание и подъем рабочего органа при вращении осуществляется по винтовой линии, угол наклона которой меньше угла наклона задних поверхностей режущих лопастей.
Рис. 13.12. Детали опытного агрегата для бурения скважин:
1 — штанга; 2 и 3 — лопасти; 4 — забурник; в —
муфта
При правом вращении и погружении рабочего органа под режущими лопастями образуется пространство, в которое нагнетается цементная суспензия, а при обратном вращении и извлечении происходит послойное уплотнение смеси вследствие обжатия ее ножами. Одновременно на срезанную поверхность равномерно подается водоцементная суспензия, перемешиваемая с грунтом. Толщину срезываемой части грунта регулируют изменением величины подачи рабочего органа.
Для лучшего перемешивания грунтобетонной смеси рабочий орган иногда приходится погружать и извлекать несколько раз. Для контроля равномерности распределения суспензии на растворонасосе установлен
Рис. 13.13. Технологическая схема устройства грунтобетонных свай при помощи агрегата АГС-7;
1 — бункер для цемента; 2 — шнек; 3 — водомер; 4 — растворосмеситель; 5 — расходомер; 6 — растворонасос; 7 — буровая штанга; 8 — рабочий орган; 9 — грунтонабивная свая
расходомер, записывающий на бумажной ленте количество суспензии, поданной в расчете на единицу длины сваи. Количество суспензии, расходуемой на устройство сваи, зависит от естественной влажности грунта и дозировки цемента.
На рис. 13.13 показана принципиальная технологическая схема устройства грунтобетонных свай при помощи агрегата АГС-7.
На качество бетона свай влияет правильный подбор формы рабочего органа и режимов работы в зависимости от грунтовых условий (число оборотов, величина подачи, количество проходок рабочего органа).
Несущая способность сваи зависит от прочности материала сваи и сопротивления грунта в основании и по боковой поверхности.
Рис. 13.14. Схема организации работ при устройстве
свайного поля и сечение: 1 — бак для воды; 2 — площадка с центробежным насосом; 3 — ларь для цемента; 4 — агрегат для изготовления свай; 5 — котлован; 6 — свайное поле; 7 — фундамент; 8 — грунтонабивные сваи; 9 — грунтовая подушка; 10 — уплотненный грунт
В табл. 13.2 приведены технико-экономические показатели грунтобетонных свай в зависимости от расчетной нагрузки при диаметре свай d=0,7м.
Таблица 13.2 Технико-экономические показатели грунтобетонных свай
Ниже описан опыт устройства свайного фундамента под дымовую трубу. Основание дымовой трубы котельной сложено из просадочных лёссовидных суглинков мощностью 12,5 м. На основание передаются нагрузки от веса трубы с фундаментом- 2,500 Т и ветровые-1500 Т-м, распределенные между 182 сваями.
На изготовление 1 м3 грунтобетона для свай было расходовано 145 кгцемента, 247 лводы и 1,3 кг сульфитно-спиртовой барды. Под фундамент выкопали котлован диаметром 20 и глубиной 4 м с пандусом.
В котловане были установлены ларь для цемента и бак для воды, смонтирован центробежный насос для подачи воды и смеситель установки.
На рис. 13.14 дана схема организации работ по устройству свай. Сваи устраивали в следующем порядке. Предварительно рабочие с помощью аутригеров регулировали вертикальность мачты. Моторист включал насос для подачи воды в смеситель. Затем рабочие загружали в бункер цемент, моторист включал винтовой транспортер, и цемент поступал в смеситель, где приготовлялась суспензия. После подачи всего цемента в смеситель включали электродвигатель, вращавший штангу, а при погружении рабочего органа приводили в действие растворонасос, нагнетавший в грунт водоцементную суспензию.
Весь цикл изготовления сваи составил 38 мин.
Сваи изготовляли при следующем режиме работы агрегата: число оборотов рабочего органа п=82 об/мин; величина подачи на каждый оборот 5=8 мм; число проходок К=1. В сравнении с устройством уплотнения основания грунтовыми сваями был достигнут значительный эффект (табл. 13.3).
Таблица 13.3 Сравнительная стоимость искусственных оснований из грунтобетонных и грунтовых свай
