ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЕ ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА
РАБОТ ПО СООРУЖЕНИЮ БУРОНАБИВНЫХ СВАЙ
МЕТОДОМ НЕПРЕРЫВНО ПЕРЕМЕЩАЮЩЕГОСЯ
ШНЕКА

Канд. техн. наук Н.Р. Гадаев
(ООО "Элгад")

Основным преимуществом метода непрерывно перемещающегося шнека (НПШ) является высокая производительность и качество строительных работ по устройству цилиндрических железобетонных свай сплошного поперечного сечения диаметром от 400 до 1200 мм и с заглублением их на глубину 24-27 м.

Этот метод основан на применении современного бурильного оборудования, оснащенного бортовой системой постоянного контроля за технологическими параметрами, и обеспечивает высокую производительность работ, которая составляет до 300 пог. м/сут буронабивных свай диаметром 600-800 мм.

С использованием соответствующего вспомогательного технологического оборудования, приспособлений и оснастки буронабивные сваи по технологии НПШ можно устраивать в различных грунтовых условиях, включая структурно неустойчивые и обводненные грунты.

Суть метода НПШ состоит в проходке скважины буровой машиной, оснащенной полым шнеком длиной до 27 м и закрытым снизу затвором, предотвращающим попадание внутрь полой части шнека воды и грунта во время процесса бурения.

После забуривания шнека на проектную глубину в центральную пустотелую часть шнека бетононасосом закачивается бетонная смесь с одновременным подъемом шнека. При этом его затвор под давлением смеси открывается и смесь поступает в скважину. Подъем шнека осуществляется без его вращения, что позволяет извлечь весь грунт из скважины на поверхность строительной площадки. По мере подъема шнека он очищается от грунта с помощью специального устройства.

Подъем шнека обуславливается необходимостью обеспечения непрерывного нагнетания бетонной смеси в скважину по центральной трубе шнекового оборудования (става) под его нижний торец, оборудованный затворным устройством. После выхода всего шнека из скважины завершается процесс ее заполнения бетонной смесью и бетонирования. Из верхней части скважины вручную вынимается загрязненная бетонная смесь до обеспечения проектной отметки чистой (незагрязненной грунтом) бетонной смеси. После этой зачистки с помощью лебедки бурильной машины в образовавшийся в скважине столб из бетонной смеси погружается арматурный каркас, который внедряется в эту смесь как под действием собственного веса, так и с помощью вибропогружателя. Высокая производительность и качество строительных работ, а также другие преимущества сооружения буронабивных свай методом НПШ предопределили возможность более широкого внедрения этого метода в практику современного мостостроения. Метод НПШ был освоен и развит в ЗАО "Элгад Спецстрой" на ряде мостовых объектов московского региона. Сооружение буронабивных свай этим методом было осуществлено при устройстве ростверков опор Волгоградского (пересечение МКАД с Новорязанским шоссе) и Ивановского путепроводов (развязка ул. Саянская - Реутов), а также при строительстве Тульской развязки (у Автозаводского моста Москвы).

Как показал начальный анализ возможностей метода НПШ, наиболее эффективная его реализация строительством может быть достигнута лишь при оперативном организационно-техническом и методическом сопровождении. Организация и производственное функционирование этого сопровождения должны предусматривать на каждом объекте строительства контроль качества рабочей документации и проектов производства работ (ППР), соблюдение требований проектов и строительных норм, разработку и внедрение технологических регламентов, испытания материалов и конструкций, разработку составов бетонных смесей, обеспечение качества и непрерывности поставок товарного бетона, геодезическое обеспечение строительства и ряд других мероприятий.

Особое внимание при реализации строительством метола НПШ и его производственном сопровождении должно уделяться разработке, научному обоснованию и согласованию с подрядной строительной организацией технологических регламентов производства работ.

При формировании конструктивно-технологической системы организации и производства работ по сооружению буронабивных свай установлено, что в разработке технологических регламентов должны принимать участие как специалисты специализированной строительной организации ЗАО "Элгад Спецстрой", так и научные сотрудники ведущей научной организации НИЦ "Мосты" ОАО ЦНИИС при экспертно-согласовательном участии всех остальных участников строительного процесса (проектной организации, генподрядчика и заказчика).

Освоенная и реализуемая этой специализированной строительной организацией технология работ по сооружению буронабивных свай методом НПШ основана на строгом соблюдении пообъектовых технологических регламентов, в которых должны устанавливаться требования к работам по забуриванию (ввинчиванию) шнекового става, нагнетанию бетонной смеси под задаваемым давлением, погружению арматурных каркасов в свежую бетонную смесь, а также к применяемым для этих работ строительным материалам и методам контроля качества и приемке готовых свай.

Как показывает анализ накопленного опыта, технологическая последовательность работ, обусловливаемая технологическими регламентами, должна состоять из следующих основных последовательно выполняемых операций (см. рисунок):

- подготовительные работы;

- ввинчивание (забуривание) шнекового става до проектной отметки;

- нагнетание бетонной смеси по центральному пустотному стволу (трубе) шнекового става в его основание с одновременным подъемом (извлечением) шнекового става из скважины;

- установка арматурного каркаса на поверхность свежеуложенной в скважину бетонной смеси и его погружение в проектное положение с помощью вибропогружателя;

- обработка головы сваи для последующего ее включения в свайный ростверк.

Схема технологического процесса по устройству буровых свай методом НПШ:

а - центровка и установка в вертикальное положение шнека буровой машины; б - забуривание шнека до проектной глубины; в - подъем шнека с извлечением грунта и одновременным бетонированием скважины; г - извлечение шнека из скважины и окончание ее бетонирования; д - зачистка устья скважины; е - погружение арматурного каркаса; 1 - буровая машина на раздвижном гусеничном ходу; 2 - направляющая мачта; 3 - непрерывный шнек; 4 - лебедка; 5 - извлеченный из скважины грунт; 6 - бетоноводные трубы; 7- бетононасос; 8 - бетоновоз; 9 - подвижная бетонная смесь; 10 - погрузчик; 11 - вибропогружатель; 12 - арматурный каркас

Параллельно и одновременно с выполнением этих операций принято предусматривать и производить входной контроль строительных материалов, изделий и конструкций, а также пооперационный и приемочный контроль на всех технологических этапах работ согласно СНиП 3.01.01-85* [1] и 3.02.01-87 [2]. Скрытые работы и работы при приемочном контроле должны быть освидетельствованы и приняты по соответствующим актам проектной организацией, генподрядчиком и заказчиком.

Выполнение основных технологических операций должно сопровождаться обязательными периодическими профилактическими работами по обеспечению безотказного функционирования бурового и бетононагнетательного оборудования, а также соблюдением требований техники безопасности при производстве подготовительных, строительно-монтажных и профилактических работ.

Регламентируемые подготовительные работы для сооружения буронабивных свай по методу НПШ должны предусматривать:

- организацию и устройство рабочих площадок, технологических проездов строительного транспорта и техники, мест размещения и складирования строительных и отработанных материалов, оборудования, механизмов и инструментов;

- выноску реперов с разбивкой и закреплением осей свай, а также с привязкой их к опорной геодезической сети, принятой (полученной) по акту от заказчика, генподрядчика или проектной организации;

- доставку на место работы, установку в рабочее положение (на "точку") и обустройство бурового агрегата, проверку вертикальности мачты этого агрегата в соответствии с инструкцией по его эксплуатации и содержанию;

- доставку и приведение в рабочее состояние бетононагнетательного и опускного оборудования (бетононасос, погрузчик, бетоноводы, вибратор), а также его пробный запуск;

- подачу на стройплощадку бетонной смеси в количестве 120% от объема тела одной сваи, а также подачу арматурных каркасов проектной конструкции и длины с требуемой маркой стали.

Регламентируемые работы по бурению скважин шнековым буром должны предусматривать пробную подачу бетонной смеси через бетононасос, бетоноводные рукава и центральную трубу шнекового става буровой машины; закрытие затвора бетоновода (центральной трубы) на затворном устройстве в низовой части шнекового става; корректировку работы бортового компьютера в режиме "Программирование" и включение позиции "Бурение"; погружение шнека в грунт скважины завинчиванием до проектной отметки; перекладку бетоноводного рукава погрузчиком по мере опускания шнека.

В регламентируемых работах по бурению скважин принято предусматривать включение на бортовом компьютере позиции "Бетонирование"; подачу бетонной смеси в скважину через бетоноводы и центральную трубу шнекового става буровой машины с одновременным подъемом шнека, очисткой его чистильщиком от грунта и перекладкой бетоновода погрузчиком по мере подъема шнека; прекращение подачи бетонной смеси после ее достижения отметки верха сваи. Нагнетание бетонной смеси под извлекаемый шнековый став должно предусматриваться и производиться с интенсивностью, обеспечивающей давление ее под шнеком не менее 2 атм.

В составе работ по установке арматурного каркаса предусматриваются и регламентируются следующие технологические операции:

- отвод буровой машины от скважины и удаление погрузчиком грунта, вынутого из скважины и скопившегося над ней;

- зачистка вручную устья скважины с удалением шламового слоя свежеуложенного бетона сваи;

- подъем лебедкой буровой машины арматурного каркаса и подача его к скважине с последующим опусканием этого каркаса под действием собственного веса в свежеуложенную бетонную смесь скважины;

- установка вибратора на выпусках арматуры каркаса с помощью лебедки буровой машины;

- погружение арматурного каркаса с помощью вибратора в свежеуложенную бетонную смесь сваи до проектной отметки с последующим снятием вибратора лебедкой.

Техническим контролем и правилами приемки работ предусматривается, что в процессе производства работ по сооружению буронабивных свай должны контролироваться геометрические размеры скважин, включая глубину ее проходки; правильность установки арматурного каркаса; состав и подвижность бетонной смеси, качество и непрерывность процесса заполнения скважины этой смесью; режим бетонирования и качество уложенного бетона. В ряде случаев в составе этих работ выполняется статическое испытание свай в соответствии с требованиями рабочей документации.

Периодические профилактические работы по обеспечению безотказного функционирования бурового и бетононагнетательного оборудования должны, как правило, предусматривать очистку и промывку бетоноводов и шнека от остатков бетонной смеси после бетонирования каждой сваи; мойку бетононасоса по окончании каждого этапа работ; ежедневный осмотр и заправку оборудования топливом и горюче-смазочными материалами; операции технологического обслуживания механизмов в соответствии с графиком этого обслуживания.

Как показывает анализ накопленного опыта, производство работ в зимних условиях во многом зависит от колебаний температуры воздуха в период выполнения тех или иных технологических операций по сооружению буронабивных свай.

Так, при температуре воздуха от 5 до -5 °С требуется утеплять бетононасос и металлический верх бетоновода. Бетонная смесь для нагнетания в скважину должна быть подогрета до температуры 5-10°С. При температуре воздуха от-5 до-15°С требуется проводить аналогичные утепления оборудования, а температуру бетонной смеси следует довести до 10°С. При температуре воздуха от -15 до -25°С температура подаваемой в скважину бетонной смеси доводится до 12°С. При температуре воздуха ниже -25°С температура бетонной смеси должна быть не менее 15°С.

При промерзании грунта до начала работ на глубину более 0,5-0,6 м необходимо предварительно разработать лидерную скважину по требуемому проектному диаметру сваи. Разработка мерзлого слоя грунта производится вручную пневмомолотками или с использованием прогрева.

В зимних условиях промывку бетоноводов следует производить теплой водой. Необходимо также предусматривать прогрев бетононасоса, а также емкости для хранения предварительно завозимой бетонной смеси, включая миксеры.

При температуре воздуха ниже -18°С необходимо прогреть до положительной температуры арматурный каркас перед его опусканием в бетонную смесь скважины, что позволит избежать намораживания на него бетонной смеси после опускания каркаса. После окончания бетонирования и опускания арматурного каркаса до проектной отметки требуется тщательно утеплить оголовки свай. Кроме нормативных требований, обеспечивающих технику безопасности при производстве строительных работ, необходимо регламентировать и соблюдать требования, обусловливаемые спецификой сооружения буронабивных свай методом НПШ.

Так, перед началом работы с краном и буровым агрегатом следует убедиться в отсутствии линий электропередач, связи и других коммуникации в зоне работы всех механизмов. Операции по разгрузке и очистке от грунта бурового шнека разрешается выполнять только после прекращения его вращения, а рабочие, занятые на этих работах, должны находиться на расстоянии не менее 1 м от неработающего бура. Запрещается приближение ближе 3 м к работающему или перемещаемому над поверхностью грунта буру. Необходимо соблюдать и другие специфические требования к технике безопасности производства работ при сооружении буронабивных свай методом НПШ, которые, как правило, отражаются в соответствующих технологических регламентах, а также инструкциях по эксплуатации применяемого оборудования и строительной техники.

Рассматриваемая технология производства работ по сооружению буронабивных свай методом НПШ, ее возможности и преимущества при сопоставлении с другими методами могут быть использованы и другими отечественными строительными организациями при возведении фундаментов не только мостовых сооружений, но и объектов другого народнохозяйственного назначения.

Список литературы

1. СНиП 3.01.01-85*. Организация строительного производства / Госстрой СССР: Введ. 01.01.86: Взамен СНиП III-1-76-М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1990. - 56 с.

2. СНиП 3.02.01-87. Земляные сооружения, основания и фундаменты / Госстрой СССР: Введ. 01.07.88: Взамен СНиП 3.02.01 -83,* СНиП III-8-76, СН 536-81. - М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1988 - 128 с.