Технические рекомендации по проектированию и устройству свайных фундаментов, выполняемых с использованием разрядно-импульсной технологии для зданий повышенной этажности(сваи-рит)

4.11.6. Контактная стыковая сварка С1-Ко и С1-Ки выполняется по режимам, принятым в РТМ 393-94, для термомеханически упрочненной арматуры классов А400С и А500С методом непрерывного оплавления без предварительного подогрева.

Для стыковой сварки термомеханически упрочненной арматурной стали следует выполнять сварные соединения по типу, конструкции и размерам, в соответствии с требованиями ГОСТ 14098-91. Сварные соединения должны иметь временное сопротивление разрыву не менее 0,9_в.

5. БУРОВЫЕ РАБОТЫ

5.1. Проходка скважин для свай-РИТ выполняется с выемкой и без выемки грунта.

Проходка скважины с выемкой грунта:

- колонковое бурение применяется для скважин с высокой точностью расположения в плане для проходки техногенных грунтов, фундаментов из кирпичной кладки, бутовой кладки из известняка, из окремненного известняка, доломита, гранита, бетонных блоков, железобетонных элементов, погребенных металлоконструкций;

- шнековое бурение используется для проходки скважин в мягких грунтах. В неустойчивых грунтах (текучих и текучепластичных супесях, водонасыщенных песках и т. п.) бурение следует осуществлять проходными (полыми) шнеками. По мере извлечения шнека полость скважины синхронно заполняется бетонной смесью с объемной массой 2,0-2,4 т/м³, большей, чем у грунта (1,65-1,9 т/м³), что обеспечивает устойчивость стенок скважины;

- бурение с промывкой скважины водой или буровым раствором. Следует ограничивать скорость выхода жидкости из бурового инструмента до 1 м/сек. для исключения размыва грунта в забое скважины. После окончания бурения буровая жидкость замещается бетонной смесью, подаваемой по буровому ставу или через заливочную колонну;

- бурение с продувкой скважины сжатым воздухом допускается только при креплении стенок скважины обсадными трубами или пневмоударниками в скальных грунтах, бетонных и железобетонных элементах.

Проходка скважины без выемки грунта:

- проходка пневмопробойниками в пластичных связных грунтах, не имеющих скальных и т. п. включений;

- погружением труб с нижним концом, закрытым теряемым наконечником, путем забивки, вибрации, вдавливания или сочетанием нескольких приемов с последующим их извлечением;

- проходка скважины раскатчиками одноразовыми (теряемыми) и извлекаемыми с проходным каналом для подачи в забой бетонной смеси.

5.2. Способ проходки скважин следует определить в ППР в зависимости от грунтовых и гидрогеологических условий площадки, близко расположенной застройки, имеющегося оборудования и опыта подрядной организации.

5.3. При бурении следует контролировать характеристики грунта основания по длине и в забое скважины (под нижним концом сваи) для сопоставления их с данными, принятыми в проекте, т.е. в расчетах несущей способности сваи.

6. БЕТОНИРОВАНИЕ СВАИ-РИТ

6.1. Заполнение скважины бетонной смесью следует производить по буровому ставу (см. п. 6.3) или через трубу-инъектор. Во всех случаях заполнение должно производиться от забоя скважины снизу вверх до полного вытеснения бурового раствора и появления в устье скважины чистой бетонной смеси.

6.2. Бетонная смесь подается в скважину бетононасосами производительностью не менее 10 м³/ч при давлении 0,5-5,0 МПа с сохранением свойств бетонной смеси.

6.3. После бурения скважины до заданной глубины проходным шнеком в полость шнека следует подать 40-50 л цементного молока с В:Ц = 1:1. Затем полость шнека заполняют бетонной смесью, открывают клапан, совмещенный с буровой коронкой (или выбивают теряемый наконечник), и через полость в шнеке диаметром 40-220 мм нагнетают в скважину бетонную смесь. После заполнения свободного пространства под долотом шнек поднимают с одновременной и непрерывной подачей в скважину под давлением бетонной смеси. Скорость подъёма шнека синхронизируется со скоростью подачи бетонной смеси в скважину, для чего следует контролировать движение бетонной смеси для предотвращения образования пониженного давления в скважине под шнеком.

В устойчивых скважинах, бурение которых осуществляется непроходными шнеками, если они заканчиваются в глинах или суглинках, после подъема шнека в забой опускают заливочную колонну, через которую подается бетонная смесь для промывки забоя скважины от фрагментов грунта, разрушенного буровым инструментом, и выноса их на поверхность.

6.4. Следует контролировать объем закачиваемой в скважину бетонной смеси, сопоставляя его с проектным, и объемом выбуренного грунта, причем объем закачанной в скважину бетонной смеси должен превышать объемом выбуренного грунта.

6.5. После извлечения бурового инструмента из скважины в ее устье устанавливают тонкостенную (t = 2-3 мм)* стальную трубу-кондуктор длиной не менее 0,5 м диаметром, соответствующим диаметру скважины, или инвентарный патрубок-кондуктор, возвышающийся над поверхностью грунта на 50 мм, место примыкания трубы с грунтом по периметру скважины уплотняют, для исключения попадания в скважину вымытых из неё фрагментов грунта и шлама.

* Допускается использование в качестве несъемной трубы кондуктора старогодних труб.

Промывка прекращается после того, как из скважины будет вытекать чистая бетонная смесь без следов шлама и фрагментов грунта.

6.6. При бурении скважин непроходным шнеком или под защитой бурового раствора, бетонирование производится через бетонолитную колонну диаметром не менее 40 мм, снабженную обратным клапаном, опускаемую до забоя скважины. После достижения забоя, скважина должна быть промыта бетонной смесью. Промывка бетонной смесью продолжается до прекращения всплытия частиц грунта.

6.7. Перерывы в подаче отдельных порций бетонной смеси не должны превышать срока схватывания, установленного лабораторией.

6.8. Не допускается понижение уровня бетонной смеси в устье скважины более 1,5 м, в неустойчивых грунтах ниже нижней кромки трубы-кондуктора.

6.9. При перерывах в работе более 3 ч и после окончания работы линия подачи бетона должна быть разобрана и промыта водой.

7. ОСОБЕННОСТИ ПРОИЗВОДСТВА БЕТОННЫХ РАБОТ ПРИ ОТРИЦАТЕЛЬНОЙ ТЕМПЕРАТУРЕ ВОЗДУХА

7.1. Настоящие правила выполняются при производстве бетонных работ, когда ожидается среднесуточная температура воздуха ниже +5 °С, а минимальная суточная - ниже 0 °С.

7.2. Для приготовления бетонной смеси допускается воду подогревать до +70 °С. Допускается после оттаивания заполнителей подогревать их до температуры +40 °С. Бетонная смесь при укладке должна иметь температуру не ниже +5 °С, а смесь с противоморозными добавками - на 5 °С выше температуры замерзания.

7.3. Прочность бетона свай-РИТ с противоморозными добавками к моменту замерзания бетона до температуры, на которую рассчитано количество добавок, должна быть не менее 20% проектной.

7.4. При перерывах в работе более 0,5 ч и после окончания работы нагнетательная линия должна быть демонтирована, промыта водой с противоморозными добавками и продута сжатым воздухом.

7.5. Сваи-РИТ для высотных зданий устраиваются, как правило, со дна глубоких котлованов, грунт в основании которых находится в незамерзшем состоянии. При сильных морозах и длительном открытом состоянии котлована необходимо после окончания бурения периодически проверять температуру грунта стенок скважины в ее устье. При температуре грунта ниже температуры воздуха количество противоморозных добавок должно вводиться из расчета минимальной прогнозируемой температуры воздуха или грунта к моменту достижения бетоном необходимой прочности.

7.6. Для снижения теплопотерь в процессе твердении бетона после погружения в скважину выходящая на поверхность часть арматурного каркаса должна быть утеплена. [Руководство по зимнему бетонированию с применением метода термоса. М., Стройиздат, НИИЖБ. 1975].

7.7. При сильных морозах, когда противоморозные добавки и тепловыделение при твердении бетона не обеспечивают достижение бетоном минимально требуемой прочности, допускается использовать электропрогрев оголовков свай на глубину промерзшего грунта вокруг сваи.

7.8. Не допускается перегрев бетона свай.

7.9. В течение 4 ч после установки арматурного каркаса в скважину следует доливать подогретую бетонную смесь.

7.10. При температуре ниже -20°С работы по изготовлению свай-РИТ должны быть остановлены.

8. ПРОИЗВОДСТВО БЕТОННЫХ РАБОТ ПРИ ТЕМПЕРАТУРЕ ВЫШЕ + 25°С

8.1. Для производства бетонных работ при температуре воздуха выше +25 °С и относительной влажности менее 50% густота цементного теста должна быть не более 27%. Температура бетонной смеси не должна превышать 30-35 °С.

8.2. В жаркую погоду при доставке бетонной смеси на объект и при транспортировании к месту укладки сохраняемость бетонной смеси снижается, поэтому для обеспечения заданных характеристик рекомендуется использовать добавки. [Рекомендации по приготовлению бетонных смесей повышенной сохраняемости с химическими добавками. М., НИИЖБ. 1983.].

8.3. Наиболее эффективно применение комплексных добавок - полифункциональных модификаторов (ПФМ), которые наряду с повышением сохраняемости улучшают другие технологические характеристики смесей: удобоукладываемость, нерасслаиваемость и др.

8.4. Химические добавки, дозировки и ориентировочное время сохраняемости смесей следует проверять в строительной лаборатории.

8.5. Доливка бетонной смеси после установки арматурного каркаса должна осуществляться через каждый час. Заливочная колонна должна погружаться в еще не схватившуюся бетонную смесь в скважине не менее, чем на 1,0 м.

8.6. После стабилизации усадки бетонной смеси оголовок сваи должен быть покрыт влажным песком слоем 50 мм, и периодически по мере высыхания поливаться водой.

8.7. При температуре выше +35°С работы по изготовлению свай-РИТ должны быть остановлены.

9. РАЗРЯДНО-ИМПУЛЬСНАЯ ОБРАБОТКА (РИО)

9.1. Для создания электрического разряда в жидкости применяют генератор импульсных токов (ГИТ), который соединяют коаксиальным кабелем с электродной системой. Электродная система помещается в скважине, заполненной подвижной (литой) бетонной смесью.

По условиям безопасности работ при формировании свай-РИТ рекомендуется использовать напряжение не более 10 кВ. ГИТ должны быть сертифицированы Госстандартом России, отвечать требованиям по электромагнитной совместимости и электробезопасности.

9.2. РИО выполняют в следующем порядке:

9.2.1. Обработка забоя:

- электродная система устанавливается на забой скважины;

- производится серия электровзрывов до падения уровня бетонной смеси в скважине на заданную проектом расчетную величину;

- РИО продолжается до получения отказа;

- проверяется степень уплотнения разрушенного буровым инструментом грунта (наличия рыхлого грунта в основании свай-РИТ) на «отскок», для чего электродная система устанавливается на грунт в забое скважины, после разряда определяется величина погружения ее в грунт. При погружении электродной системы в грунт основания за 1 электровзрыв менее 1 см - грунт основания принимается соответствующим требованию средней плотности. При осадке электродной системы более 1 см - РИО забоя скважины следует продолжать, периодически проверяя плотность грунта.

При снижении уровня бетонной смеси в устье скважины до нижней кромки трубы-кондуктора следует долить бетонную смесь до верхней кромки трубы-кондуктора. После окончания РИО забоя скважины следует замерить (просуммировать) общий уровень снижения бетона в устье скважины и сопоставить с заданным проектом.

После перемещения электродной системы на новый уровень РИО необходимо каждый раз добавлять бетонную смесь или следует при каждом перемещении электродной системы замерять понижение уровня бетонной смеси и учитывать это при определении общего снижения уровня бетонной смеси в устье скважины.

9.2.2. Формирование тела сваи:

- в песчаных грунтах РИО ствола сваи выполняется ярусами с шагом 0,3-0,5 м при движении снизу вверх в водонасыщенных песках или сверху вниз в песках малой и средней степени водонасыщения;

- в связных грунтах РИО ствола сваи выполняется ярусами с шагом 0,75-1,0 м (3...3,5 диаметра сваи).

Для зданий повышенной этажности скважину обрабатывают до получения отказа на каждом ярусе, для остальных зданий - в зависимости от требований проекта.

Верхняя часть ствола сваи-РИТ на глубину 2,0 м не подвергается РИО.

9.3. Время РИО сваи уточняется опытным путем при изготовлении пробных свай.

9.4. В процессе формирования тела сваи необходимо периодически доливать бетонную смесь до верхней грани кондуктора. Долив смеси следует производить после перемещения излучателя вверх на новый горизонт и снижения уровня бетонной смеси до нижней кромки трубы-кондуктора.

9.5. После окончания формирования тела сваи скважина до ее устья заполняется бетонной смесью через трубу-инъектор, погруженную в бетонную смесь на 2-3 м, после чего в скважину погружается арматурный каркас.

9.6. Технология формирования тела сваи на каждой строительной площадке может корректироваться в зависимости от конкретных грунтовых условий с соблюдением настоящих рекомендаций и соответствующей записью в ППР.

10. МОНТАЖ АРМАТУРНЫХ КАРКАСОВ

10.1. В основании высотных зданий применяются сваи-РИТ несущей способностью, как правило, не менее 150 т, длиной до 20 м и более. Армируют сваи арматурными каркасами, состоящими в основном из двух секций.

10.2. Перед погружением арматурного каркаса в скважину следует выполнить требования п. 9.5.

10.3. Нижнюю секцию арматурного каркаса погружают в скважину и вывешивают для соединения со второй секцией. Верхнюю секцию устанавливают соосно нижней, и секции стыкуют между собой.

10.4. Рекомендуется соединять секции арматурного каркаса внахлест или специальными муфтами.

10.5. Не рекомендуется соединять отдельные секции арматурного каркаса электродуговой сваркой по следующим причинам:

- устройство равнопрочного сварного стыка характеризуется большими тепловыми вложениями, стали классов А400С и А500С могут разупрочняться до 500 Н/мм² на расстоянии до 1,0-1,2 диаметра арматуры в каждую сторону от сварного стыка;

- погружение неостывших сварных стыков в бетонную смесь может привести к хрупкому разрушению шва или металла;

- арматурный каркас с горячим сварным стыком в бетонной смеси приводит к быстрой гидратации цемента вокруг стыка, образованию из схватывающегося бетона пробки, которая не позволяет погрузить каркас на проектную глубину;

- технологический перерыв для естественного остывания сварного стыка увеличивает время монтажа, которое выходит за пределы окончания гидратации цемента даже при использовании добавок, замедляющих схватывание;

- ограничения, накладываемые РТМ 393-94 по защите зоны сварки от атмосферных осадков и сильного ветра.

10.6. При погружении арматурного каркаса в скважину допускается:

- вращение каркаса вокруг продольной оси;

- использование вибраторов, вибропогружателей общей мощностью до 5 кВт;

- поднятие на высоту до 4 м и опускание каркаса: погружение «в расходку».

11. ВИБРАЦИОННАЯ ОБРАБОТКА БЕТОННОЙ СМЕСИ

Применяемые для свай-РИТ бетонные смеси являются самоуплотняющимися. Рекомендуется производить дополнительное уплотнение бетонной смеси в верхнем сечении сваи глубинным вибратором на глубину 1,5-2,0 м.

12. УХОД ЗА БЕТОНОМ

12.1. В течение первых суток после изготовления сваи следует контролировать уровень бетонной смеси в скважине и периодически через трубу-инъектор, погруженный на 200-300 мм в не затвердевший бетон, доливать бетонную смесь до проектной отметки.

12.2. При формировании оголовков свай-РИТ каждый слой бетонной смеси следует укладывать до начала схватывания бетона предыдущего слоя.

Время между укладкой смежных слоев бетонной смеси без образования рабочего шва устанавливается строительной лабораторией.

12.3. Сразу после окончания бетонирования, выступающие над поверхностью земли оголовки свай, включая выпуски арматуры, следует укрывать паро-теплоизоляционными материалами.

В процессе работ выпуски арматурного каркаса необходимо защищать от загрязнения.

12.4. В начальный период ухода свежеуложенная бетонная смесь в оголовках свай должна быть защищена от обезвоживания укрытием влагонепроницаемым материалом (например, полиэтиленовой пленкой).

13. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ СХЕМА ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВАЙ-РИТ

14. ПРОЕКТИРОВАНИЕ И РАСЧЕТ СВАЙ-РИТ

14.1. Общие положения проектирования и расчета несущей способности свай-РИТ

14.1.1. В соответствии с требованиями нормативных документов расчет свайных фундаментов и их оснований должен быть выполнен по двум предельным состояниям:

1 группы:

а) по прочности материала свай;

б) по несущей способности грунта основания свай.

2 группы:

а) по осадкам основания свай-РИТ;

б) по перемещениям свай-РИТ - горизонтальным и углам поворота головы свай.

14.1.2. Надежность свайного основания в течение всего срока службы здания должна обеспечиваться расчетом.

При проектировании свайно-плитных фундаментов высотных зданий не допускается раскрытия трещин в сваях. Данное требование обеспечивается конструктивно отсутствием зоны растяжения в поперечном сечении свай от действия момента и наличия случайного эксцентриситета. Проверка возможного раскрытия трещин выполняется по методике, изложенной в СП 52-101-2003.

14.1.3. Расчет по прочности материала свай следует проводить в соответствии с требованиями СНиП 52-01-2003, СП 52-101-2003, пособия к СП 52-101-2003 и учетом положений СП 50-102-2003 или СНиП 2.02.03-85.

14.1.4. В расчетах несущей способности висячих свай-РИТ по грунту следует принимать в запас прочности происходящее в результате РИО улучшение строительных свойств грунтов.

14.1.5. На строительной площадке после изготовления 5-10 свай-РИТ и определения фактических объемов бетонной смеси расходуемых на заполнение формируемых камуфлетных уширений сваи на каждом горизонте следует уточнить: