Свайная спираль
Сегодня среди множества новых технологий устройства свайного поля, обеспечиваемых использованием современных буровых машин, несколько подзабыт давний, но от этого не менее эффективный способ установки камуфлетных свай, впервые примененный в Германии в самом начале XX века.
РАЗРУШАТЬ, НЕ ВЗРЫВАЯ
В 1901 г. в немецком городе Вильгельми был продемонстрирован на то время революционный метод устройства свайного поля. Суть данного метода состоит в образовании сферической полости в грунте на глубине расположения свайной пяты путем взрыва сосредоточенного заряда взрывчатого вещества (ВВ). Объем создаваемой полости зависит от параметров и количества применяемого взрывчатого вещества, и может превышать объем заряда в сотни раз. Одновременно происходит уплотнение грунта и бурового шлама в зоне образования камуфлета. Поскольку взрыв производится под слоем бетона, залитого в пробуренную скважину, то он моментально заполняет образовавшуюся полость, создавая уширение свайной пяты.
Первоначально такие сваи устанавливались задавливанием обсадных труб с открытыми торцами, выемкой из них грунта, размещением на дне скважин зарядов бризантного ВВ - тротила или аммонита, заполнением труб бетоном и подрывом. После образования камуфлетных уширений и доливки дополнительного объема бетона обсадные трубы извлекались. В 40-х годах данная технология была усовершенствована. Советский инженер к.т.н. А. А. Луга предложил закрыть нижний торец обсадной трубы конической насадкой и вдавливать такие полые оболочки в грунт, исключая попадание его внутрь. После задавливания оболочки в ее донной конической части размещался также заряд ВВ, увеличенный по массе для гарантированного разрушения конического наконечника. Подрыв заряда осуществлялся сразу же после заливки в оболочку бетона.
Подобные свайные конструкции широко и успешно применялись вплоть до 80-х годов 20 века при устройстве опор мостов, путепроводов, промышленных и жилых зданий. Накопленный опыт наиболее полно отражен в Указаниях по проектированию, устройству и приемке свай с камуфлетной пятой (PCH 130-64). С начала 90-х годов в строительные организации стала поступать современная буровая шнековая техника, способная даже к механическому выбуриванию уширения в основании свай. Получила определенное распространение разрядно-импульсная технология (РИТ) выполнения уширения свайного тела. С другой стороны, ужесточение требований по обращению с ВВ из-за террористической опасности стало серьезным препятствием в дальнейшем распространении старого, проверенного десятилетиями простого способа камуфлетирования.
РАЗРУШАТЬ, НЕ ВЗРЫВАЯ
На помощь строителям пришли специалисты Научно-Производственного Коллектива "Конверсионные технологии" (НПК "КОНТЕХ"), занимающиеся внедрением высокоэнергетических материалов в гражданские отрасли. Разработав безвзрывные пиротехнические патроны марки «ГДШ» для щадящего разрушения крепких скальных грунтов и железобетона в условиях жестких ограничений, инженеры компании создали и успешно применили для устройства камуфлетного свайного поля комбинированный газогенератор, не содержащий ВВ и к тому же способный к скоростному горению только в условиях скважины, заполненной бетоном. Перевозятся и хранятся эти изделия согласно требованиям класса опасности 5.1 (окислители), а заправляются горючей добавкой непосредственно на месте проведения работ.
Предлагаемые генераторы (фото 1) после заправки опускаются с помощью веревки на дно скважины, после этого на генераторы, которые имеют прочный керамический корпус, устанавливаются арматурные каркасы и скважины доверху заполняются бетоном (фото 2).
В нашем случае диаметры скважин составляли 0,25 м, глубина - 3 м. Инициирование скважинных генераторов осуществлялось по проводам или радиоканалам. Устройство камуфлетов производилось кустовым методом - одновременно инициировалось по 9 генераторов под монтаж ростверка (фото 3). После срабатывания генераторов в донной части скважин образовывались камуфлетные полости объемом 60-80 л, которые тут же заполнялись предварительно залитым в скважины бетоном, исключая возможное обрушение грунта в них (фото 4). Усадка бетона компенсировалась последующей доливкой.
На площади устройства свайного поля (800 свай) грунты были представлены глинами тугопластичной и полутвердой консистенции, а также мягкопластичными суглинками, и проектные решения в пользу камуфлетных свай были приняты именно по причине водо- насыщенности участка. Здесь не было возможности отрывать котлованы на глубину 1,8 м, т. к. вероятность их затопления была очевидна из-за близости грунтовых вод.
Контрольные статические испытания вдавливающей нагрузкой выполненных камуфлетных свай показали остаточные деформации на уровне головы свай 8-12 мм при достижении нагрузки 22,5 т .
Таким образом, по результатам проведенных опытно-конструкторских работ и практической реализации предлагаемых комбинированных газогенераторов можно сделать следующие выводы:
Разработан и практически использован пиротехнический (бездетонационный) газогенератор, не содержащий ВВ и обладающий минимальным сейсмическим воздействием на окружающую среду, для создания уширения свайной пяты и уплотнения грунта в донной части скважины, существенно повышающий несущую способность свай. При устройстве камуфлетных свай, в т. ч. по предлагаемой технологии, сокращается объем использования бетона и арматуры из-за уменьшения конструкции арматурного каркаса и размеров скважины. Отсутствует необходимость согласования перевозки от производителя до стройплощадки и хранения генераторов. Предварительная оценка экономической эффективности показывает возможность снижения себестоимости работ по устройству фундаментов на 25-30%. Возможно, при первом взгляде на сходство двух способов устройства камуфлетных свай, взрывного и предлагаемого пиротехнического, вспомнится афоризм «Новое - это хорошо забытое старое», но в нашем примере справедлива другая философская сентенция: «Жизнь и прогресс развиваются по спирали», и хочется верить, что в данном случае - по свайной.
В 1901 г. в немецком городе Вильгельми был продемонстрирован на то время революционный метод устройства свайного поля. Суть данного метода состоит в образовании сферической полости в грунте на глубине расположения свайной пяты путем взрыва сосредоточенного заряда взрывчатого вещества (ВВ). Объем создаваемой полости зависит от параметров и количества применяемого взрывчатого вещества, и может превышать объем заряда в сотни раз. Одновременно происходит уплотнение грунта и бурового шлама в зоне образования камуфлета. Поскольку взрыв производится под слоем бетона, залитого в пробуренную скважину, то он моментально заполняет образовавшуюся полость, создавая уширение свайной пяты.
Первоначально такие сваи устанавливались задавливанием обсадных труб с открытыми торцами, выемкой из них грунта, размещением на дне скважин зарядов бризантного ВВ - тротила или аммонита, заполнением труб бетоном и подрывом. После образования камуфлетных уширений и доливки дополнительного объема бетона обсадные трубы извлекались. В 40-х годах данная технология была усовершенствована. Советский инженер к.т.н. А. А. Луга предложил закрыть нижний торец обсадной трубы конической насадкой и вдавливать такие полые оболочки в грунт, исключая попадание его внутрь. После задавливания оболочки в ее донной конической части размещался также заряд ВВ, увеличенный по массе для гарантированного разрушения конического наконечника. Подрыв заряда осуществлялся сразу же после заливки в оболочку бетона.
Подобные свайные конструкции широко и успешно применялись вплоть до 80-х годов 20 века при устройстве опор мостов, путепроводов, промышленных и жилых зданий. Накопленный опыт наиболее полно отражен в Указаниях по проектированию, устройству и приемке свай с камуфлетной пятой (PCH 130-64). С начала 90-х годов в строительные организации стала поступать современная буровая шнековая техника, способная даже к механическому выбуриванию уширения в основании свай. Получила определенное распространение разрядно-импульсная технология (РИТ) выполнения уширения свайного тела. С другой стороны, ужесточение требований по обращению с ВВ из-за террористической опасности стало серьезным препятствием в дальнейшем распространении старого, проверенного десятилетиями простого способа камуфлетирования.
РАЗРУШАТЬ, НЕ ВЗРЫВАЯ
На помощь строителям пришли специалисты Научно-Производственного Коллектива "Конверсионные технологии" (НПК "КОНТЕХ"), занимающиеся внедрением высокоэнергетических материалов в гражданские отрасли. Разработав безвзрывные пиротехнические патроны марки «ГДШ» для щадящего разрушения крепких скальных грунтов и железобетона в условиях жестких ограничений, инженеры компании создали и успешно применили для устройства камуфлетного свайного поля комбинированный газогенератор, не содержащий ВВ и к тому же способный к скоростному горению только в условиях скважины, заполненной бетоном. Перевозятся и хранятся эти изделия согласно требованиям класса опасности 5.1 (окислители), а заправляются горючей добавкой непосредственно на месте проведения работ.
Предлагаемые генераторы (фото 1) после заправки опускаются с помощью веревки на дно скважины, после этого на генераторы, которые имеют прочный керамический корпус, устанавливаются арматурные каркасы и скважины доверху заполняются бетоном (фото 2).
В нашем случае диаметры скважин составляли 0,25 м, глубина - 3 м. Инициирование скважинных генераторов осуществлялось по проводам или радиоканалам. Устройство камуфлетов производилось кустовым методом - одновременно инициировалось по 9 генераторов под монтаж ростверка (фото 3). После срабатывания генераторов в донной части скважин образовывались камуфлетные полости объемом 60-80 л, которые тут же заполнялись предварительно залитым в скважины бетоном, исключая возможное обрушение грунта в них (фото 4). Усадка бетона компенсировалась последующей доливкой.
На площади устройства свайного поля (800 свай) грунты были представлены глинами тугопластичной и полутвердой консистенции, а также мягкопластичными суглинками, и проектные решения в пользу камуфлетных свай были приняты именно по причине водо- насыщенности участка. Здесь не было возможности отрывать котлованы на глубину 1,8 м, т. к. вероятность их затопления была очевидна из-за близости грунтовых вод.
Контрольные статические испытания вдавливающей нагрузкой выполненных камуфлетных свай показали остаточные деформации на уровне головы свай 8-12 мм при достижении нагрузки 22,5 т .
Таким образом, по результатам проведенных опытно-конструкторских работ и практической реализации предлагаемых комбинированных газогенераторов можно сделать следующие выводы:
Разработан и практически использован пиротехнический (бездетонационный) газогенератор, не содержащий ВВ и обладающий минимальным сейсмическим воздействием на окружающую среду, для создания уширения свайной пяты и уплотнения грунта в донной части скважины, существенно повышающий несущую способность свай. При устройстве камуфлетных свай, в т. ч. по предлагаемой технологии, сокращается объем использования бетона и арматуры из-за уменьшения конструкции арматурного каркаса и размеров скважины. Отсутствует необходимость согласования перевозки от производителя до стройплощадки и хранения генераторов. Предварительная оценка экономической эффективности показывает возможность снижения себестоимости работ по устройству фундаментов на 25-30%. Возможно, при первом взгляде на сходство двух способов устройства камуфлетных свай, взрывного и предлагаемого пиротехнического, вспомнится афоризм «Новое - это хорошо забытое старое», но в нашем примере справедлива другая философская сентенция: «Жизнь и прогресс развиваются по спирали», и хочется верить, что в данном случае - по свайной.