ООО "Сваевдавливающие установки" - разработка котлованов, земляные работы, Сваевдавливающие установки - устройство грунтовых анкеров, Устройство свайных фундаментов из сборных железо-бетонных свай с сваевдавливающей технологии, нагельное крепление котлована
Главная » 

Электроразрядная технология устройства свай и анкеров


Электроразрядная технология устройства свай и анкеров

Электроразрядная технология устройства геотехнических конструкций (буроинъекционные сваи, грунтовые анкера, нагели) и глубинного уплотнения рыхлых песчаных грунтов построена на эффекте динамического воздействия на окружающие грунты источником электрических разрядов, генерируемых высоковольтной разрядной станцией.

 Первые исследования по применению электроразрядной технологии в геотехнике были выполнены в МИСИ под руководством Г. М. Ломизе в 1965 г. Результаты исследований уплотнения рыхлых песков в основании намывных дамб показали перспективность нового метода.В 1978–1981 гг. в Ленинграде В. М. Улицким, Г. Н. Яссиевичем, Г. Н. Гавриловым были разработаны основы технологии изготовления буронабивных свай с использованием электрогидравлического эффекта. Удалось достичь повышения несущей способности свай на 30 %. При этом были использованы генераторы импульсных токов, способных накапливать энергию до 25 кДж. Кроме того, были разработаны электроды, способные выдерживать до 5000 разрядов. К сожалению, был и негативный опыт применения данной технологии в строительстве, что повлекло за собой спад ее дальнейшего развития.

В 1994 г. в НИИОСП начались работы по внедрению электроразрядной технологии в строительство. Отрабатывались два основных метода реализации электрического взрыва в жидкой среде: подводный искровой разряд (пробой жидкости под действием приложенного к электродам высокого напряжения), подводный взрыв тонких проводников. Практика применения этих способов в геотехническом строительстве показала, что предпочтительным является первый метод, а второй применяется, в основном, для разрушения «негабаритов». Кроме того, первый метод позволяет создавать серию импульсов через малый промежуток времени (возможна работа в режиме вибрации), а для второго после каждого разряда требуются установка новой проволочки или введение в межэлектродный зазор порции специальной пасты. Однако второй метод позволил разработать новую технологию – электрохимический взрыв для устройства буронабивных свай, обладающих всеми преимуществами набивных свай с камуфлетным уширением.

 

Основными параметрами подводного электрического разряда, используемыми в геотехнике, являются ударная волна и гидропотоки парогазовой полости. Ударные волны, а затем парогазовая полость оказывают высокое импульсное гидродинамическое давление на стенки скважины. Оборудование, применяемое для электроразрядной обработки, позволяет создавать серию импульсов с интервалом в несколько секунд, тем самым оказывается многократное динамическое воздействие на грунты основания.

 Реакция грунтов на такие воздействия очень индивидуальна и зависит от многих характеристик (свойств грунтов, параметров динамического нагружения, существующего напряженно-деформируемого состояния среды и т. п.).НИИОСП совместно с Курчатовским институтом разработал электроразрядные станции УЭМ-200, УЭГ-30-У2, способные генерировать в рабочей жидкости разряды с энергией до 100 кДж. Кроме того, были разработаны разрядники, способные выдерживать до 10000 импульсов с энергией до 30 кДж.Была отработана технология устройства буроинъекционных свай и анкеров, включающая: бурение скважины, заполнение ее твердеющим материалом (бетонная смесь), электроразрядную обработку скважины и установку армокаркаса или тяги в свежеуложенную смесь.От растворонасоса Подключение к электроразрядной станции 

Технологическая схема

 Бурение выполняется любым методом, гарантирующим устойчивость стенок скважины в зависимости от конкретных грунтовых условий (бурение под защитой бентонита, бурение шнеками непрерывной обсадки и т. д.).Обработка скважины по ЭРГТ выполняется, как правило, с шагом 0,5 м по глубине скважины 5…10 разрядами на каждом горизонте. Обработка скважины может осуществляться как снизу вверх, так и сверху вниз в зависимости от грунтовых условий, при этом изменение уровня бетонной смеси постоянно контролируется. Подчеркнем, что электроразрядная обработка может выполнятьсяна том горизонте, где она наиболее необходима, в отличие от статической «опрессовки» для традиционной схемы устройства буроинъекционных свай.Устройство буроинъекционных свай под защитой бентонитового раствора является одним из наиболее универсальных методов, так как он пригоден практически для любых грунтовых условий. Однако бентонитовая корка ухудшает контакт сваи с грунтом по боковой поверхности, и только электроразрядная обработка может эту корку ликвидировать.Установка каркаса может выполняться как после, так и до обработки по электроразрядной геотехнической технологии (ЭРГТ).

Контроль сплошности сваи осуществляется беспрепятственным погружением каркаса. В случае пережимов ствола (шеек), препятствующих погружению каркаса до проектной отметки, может быть применено электроразрядное «добуривание». Оно применяется и в «трудных» грунтовых условиях для ЭРГТ, в частности в маловлажных песках (эти пески приводят к быстрому обезвоживанию бетонной смеси, ее быстрому загустеванию и образованию бетонных пробок).

 

Одним из этапов исследований явилось применение ЭРГТ для обработки межсвайного и законтурного пространства с целью повышения несущей способности любого типа свай.

 Были попытки достичь резонанса в режиме электроразрядной обработки с целью разжижения максимально возможного объема грунта. Установлено, что на современном уровне развития разрядных станций получить такой эффект достаточно сложно.Испытания свай и анкеров, выполненных с применением ЭРГТ, показали, что их несущая способность в 1,5…2,0 раза выше, чем у свай и анкеров, выполненных по традиционной технологии. Обработка по ЭРГТ свай позволяет существенно снизить влияние технологии бурения на несущую способность.В водонасыщенных песках (наиболее трудные условия для буронабивных свай) электроразрядная технология позволяет добиться максимального эффекта по сравнению с другими технологиями.Была установлена рациональная область применения ЭРГТ для Москвы и Московского регионаВ лаборатории нашей фирмы совместно с НИИцемента и НИИЖБом ведутся работы по совершенствованию конструкций буроинъекционных свай и подходов к оценке прочности их ствола.К примеру, отработана технология изготовления каркасов для буроинъекционных свай с применением станка автоматической контактной сварки, что позволило применить в качестве поперечной арматуры проволоку Вр-I. Такой подход значительно повышает качество арматурных каркасов (устраняется пережог арматуры и т. п.) и сокращает время их изготовления. Для каркасов такого типа технологически выгодно перейти от привариваемых к пластмассовым навешиваемым фиксаторам.

В качестве альтернативы сварным соединениям для случая армирования свай и анкеров одиночными стержнями предложены и внедрены два типа стыков – муфтовое соединение из высокопрочной арматуры и соединение гидравлическим обжимом, что позволило существенно упростить конструкцию стыкового соединения и сократить время монтажа.

 

В основном, такие соединения позволяют работать без сварки в подвальных помещениях и т. п. Кроме того, ведутся работы по повышению коррозионной защиты буроинъекционных свай и анкеров. Регламентируемый СНиП 2.02.03–85 «Свайные фундаменты» для буронабивных свай защитный слой в 10 см приводит к нерациональному армированию буроинъекционных свай. Одним из методов решения данной проблемы является применение специальной защиты в виде гофрированных пластмассовых труб для уменьшения толщины защитного слоя.

 Актуальным вопросом оказались свойства укладываемой инъецируемой бетонной смеси при устройстве геотехнических конструкций малого поперечного сечения и большой длины (сваи и анкера). Для таких конструкций важно удовлетворить требования по перекачиваемости (удобоукладываемости), расслаиваемости и др. В реальных условиях бетонная смесь приготавливается на строительной площадке и транспортируется к месту укладки под давлением в резиновых шлангах диаметром 45…100 мм. На дно скважины смесь подается через инъекционную «иглу» (бетонолитная труба диаметром 45…60 мм) на глубину до 30 м. Расстояние перекачки достигает 100 м по горизонтали и 20 м – по вертикали. Имеют место перегибы шлангов, микро и макротрещины и т. п. Для надежного заполнения скважины и недопущения вывалов грунта из ее стенок, а в некоторых технологиях – для опрессовки контакта «бетон–грунт», инъекцию выполняют без извлечения «иглы» по мере производства процесса бетонирования, очень часто преодолевая противодавление вытесняемого бентонитового или другого промывочного раствора.В ряде случаев в слоях маловлажных грунтов происходит резкое обезвоживание и загустевание смеси из-за миграции воды в поры грунта. При этом создаются «пробки», препятствующие извлечению бетонолитной трубы и арматурных каркасов. Для повышения подвижности бетонных смесей строители применяют составы с В/Ц>0,8. При этом резко увеличивается расслаиваемость смеси, песок отделяется и выпадает в осадок, образуются препятствия на пути движения раствора в вертлюгах, штуцерах и других переходных участках трубопроводов. Кроме того, повышение В/Ц неизбежно приводит к снижению прочности и водонепроницаемости будущего материала сваи или анкера.

Необходимо также отметить, что большинство подрядных рганизаций, занимающихся изготовлением буроинъекционных свай, сознательно идут на нарушение ГОСТ 18105–86 «Бетоны. Правила контроля прочности» и ГОСТ 27006–86 «Бетоны. Правила подбора состава». Как правило, на строительной площадке имеет место объемное дозирование (вместо дозирования по массе с отклонением не более 1 %). Подрядчики стараются при приготовлении бетона добавлять как можно меньше песка, так как он резко снижает перекачиваемость раствора, при этом соотношение Ц:П составляет менее 1:1.

 

Одним из путей решения данной проблемы является использование в качестве материала геотехнических конструкций (буроинъекционных свай, анкеров, нагелей и т. д.) бетонов с малым содержанием инертных заполнителей. Нами была разработана и внедрена противоусадочная добавка для бетонов «Дилафилм». Добавка позволяет изготовлять сваи на цементно-песчаном растворе с малым содержанием песка.

 Говоря о прочности ствола, необходимо отметить, что многие исследователи подтверждают положительное влияние электроразрядной обработки на прочность бетона и заполнителей. Кроме того, в работе показано, что существует оптимальное время для получения максимальной прочности бетона. К сожалению, все указанные исследования проводились в относительно «чистых» условиях по сравнению с теми, в которых устраиваются буроинъекционные сваи и анкера, где велика вероятность смешивания твердеющего раствора с грунтом и лимитировано время между устройством скважины и установкой каркаса. Наш опыт позволяет утверждать, что с учетом указанных неблагоприятных фак

торов после электроразрядной обработки бетон свай получается не ниже проектного.

 

Подводя итоги, отметим основные преимущества ЭРГТ:

 1. Схема устройства буроинъекционных свай и анкеров по электроразрядной технологии достаточна проста и надежна.2. Электроразрядная технология устройства буроинъекционных свай и анкеров позволяет получать конструкции с повышенной несущей способностью. В результате обработки скважины по ЭРГТ несущая способность буроинъекционных свай повышается в среднем: в песках – в 2 раза, в глинах – в 1,5 раза.3. Осадки свайных групп уменьшаются в несколько раз при глубинном уплотнении их оснований по ЭРГТ.4. Электроразрядная обработка бетонной смеси благотворно сказывается на ее технологических и прочностных характеристиках.5. Впервые предложен метод повышения несущей способности любого типа свай за счет электроразрядной обработки межсвайного и законтурного пространства.6. Разработанная конструкция стыков для арматуры позволяет значительно повысить их надежность, сократить сроки монтажа и отказаться от сварки, что особенно удобно при работе в подвальных помещениях.7. Добавка «Дилафилм» позволяет работать с бетонами с малым содержанием песка при устройстве свай и анкеров.Необходимо совершенствовать подходы к оценке прочности ствола свай и анкеров с учетом технологии их устройства.

 Назад   Вверх   Для печати   В избранное  Отправить

Главная » 

Электроразрядная технология устройства свай и анкеров

Яндекс.Метрика