ТОО "Алуа"
СИСТЕМА CFA
(Continuous Flight Auger – с использованием
шнекового бура непрерывного действия )
1.ПРЕДМЕТ(Continuous Flight Auger – с использованием
шнекового бура непрерывного действия )
Данное описание иллюстрирует основные характеристики техники сооружения буронабивных свай с использованием шнекового бура непрерывного действия, типа «CFA».
Сваи, установленные по технике, предусматривающей использование шнекового бура непрерывного действия, синтезирует в себе преимущества технологии забивания свай без выемки грунта и разносторонность применения буронабивных свай.
Диапазон диаметров и длин, которые можно получить благодаря применению данной технологии, является очень широким:
• Диаметр сваи колеблется от 45 до 80 см.;
• Длины, которых можно достичь на настоящем оборудовании, приравниваются 24м, в зависимости от диаметра и плотности грунта.
Методика бурения позволяет проходить сквозь широкую гамму связных и несвязных, слоистых и неслоистых грунтов; соразмерные с диаметром шнека булыжники удаляются без особых трудностей благодаря мощности используемых роторов. Также проход сквозь мягкие, не очень крепкие породы (туф, мергелистая глина, известняковые породы) не является преградой к продвижению.
Применяемая методика предоставляет также преимущество избегать сотрясений и вибраций, позволяя тем самым работать в центральных районах города; беспокойство и помехи, которые могут быть вызваны этим видом обработки, являются минимальными, так как единственный источник шума представлен дизельным двигателем оборудования.
Установление без декомпрессии грунта позволяет производить работы непосредственной близости к существующим сооружениям; отсутствие бурового бентонитового раствора означает не только сокращение размеров строительной площадки, но и снижение проблем, связанных с удалением осыпи/дебриса, загрязненного бентонитом; сокращенный объем вынутого шнеком грунта сокращает количество подлежащего удалению материала.
2. ОБОРУДОВАНИЕ И МАТЕРИАЛЫ
2.1 ОБОРУДОВАНИЕ
2.1.1 Буровая установка
Глубина, диаметр бурения, литология и имеющееся в распоряжении место определяют выбор машины.
В настоящее время ТОО «АЛУА» использует самоустанавливающуюся буровую полностью
гидравлические установку модели - СМ-48, СR-70,
Все роторы, используемые при сооружении свай «CFA», «проходного» типа; у них имеется внутреннее проходное отверстие для вращающейся втулки, подсоединенной в верхней части к напорному шлангу бетона, и в нижней части к полому сердечнику бурового шнека.
2.1.2 Шнеки
Шнеки, диаметр которых равен диаметру сооружаемой сваи, являются составными элементами колонны бурильных труб, их длина – 1,5, и 6,0 метров; можно также использовать элементы удлинения, состоящие из одной только центральной пустотелой штанги без спирали длинной 6,0 метров.
Длина начального элемента с наконечником бура – 1,5 метра.
В настоящее время используется два типа наконечников:
• Наконечник с зубцами типа ESCO для выемки рыхлых грунтов, таких как песчаник и гравий, или связных грунтов, таких как суглинок, илисто – глиняный или илисто-песчаный грунты;
• Наконечник с зубцами типа KENNAMETAL, подходящий для прохода сквозь твердые или цементированные уровни.
Имеются в наличии шнеки следующих диаметров:
450, 600,800мм.
2.1.3 Система очистки Все буровое оборудование оснащено в целях безопасности направляющим очистителем, установленным на матчу буровой установки, внутри которого перемещается шнек.
В фазе извлечения шнека очиститель удаляет скопившийся между спиралями шнека грунт, сбрасывая его на землю за пределы стенок самого очистителя.
2.1.4 Вспомогательный кран
Для введения каркаса из арматуры используется вспомогательный кран надлежащей грузоподъемности; в качестве альтернативы можно использовать вспомогательную лебедку буровой установки.
2.1.5 Бетононасос
Подача бетона осуществляется с помощью насоса на гусеничном ходу, типа МЕСВО, производительностью от 60 до 80 м3/час; выбор типа насоса тесно зависит от диаметра и длины сооружаемой сваи, и, следовательно, от общего времени, необходимого для осуществления заливки.
Используемые шланги, диметром 4 или 5 дюймов, выполнены из дублированной прорезиненной ткани, в состоянии выдержать давление до 80 бар; обычно диаметр шланга приравнивается внутреннего проходного отверстия шнека.
2.1.7 Вибратор
Для введения в скважину арматуры обычно используется вибратор SOILMEC типа VTH-1, поддерживаемый вспомогательным краном; выбор того или иного способа зависит от времени сооружения свай.
2.1.8 Лопаты погрузчики
Для удаления вынутого грунта можно использовать пневмоколесные или гусеничные лопаты-погрузчики, или экскаваторы с обратной лопатой. Если проектом предусмотрено, что арматура должна находиться над рабочей плоскостью, операцию по очистке площадки вокруг сваи эффективнее и быстрее выполнять экскаватором с обратной лопатой.
2.1.9 Инструментарий получения данных
Буровое оборудование обычно оснащается электронным инструментарием, в состоянии считывать и указывать оператору в реальном масштабе времени следующие параметры:
В фазе бурения:
• Глубина;
• Скорость продвижения/проходки
• Обороты/мин.;
• Крутящий момент.
В фазе заливки бетона;
• Глубина;
• Скорость подъема;
• Давление и объем бетона;
• Расход бетона.
По заказу клиента с электронным инструментарием поставляется специальное программное обеспечение, в состоянии обрабатывать вышеуказанные параметры; обработка полученных данных позволяет графически представлять приблизительную геометрию установленной сваи.
2.2 МАТЕРИАЛЫ
2.2.1 Бетон
На 28-м дне созревания бетона его характерное сопротивление (Rck) должно иметь значение, предусмотренное проектом, которое обычно приравнивается, за исключением особых спецификаций, 25мПа.
Техника введения арматурного каркаса (по окончании заливки) предусматривает использование бетона с определенными характеристиками: бетон должен быть не только «легко перекачиваемым, но и достаточно жидким и текучим, чтобы арматурный каркас можно было ввести без затруднений. Для опускание каркасов на глубину до 16 м рекомендуется применять бетон класса S 5 (осадка 22:25). Для большей глубины рекомендуется применение самоуплотняющегося бетона (SCC).
В типичный состав бетонной смеси для «CFA» входят:
• Цемент;
• Щебень (5 – 18 мм);
• Грубый песок (0 - 7мм);
• Песок (0 – 4мм);
• Иногда зольная пыль;
• Иногда кремнезем;
• Вода;
• Добавки.
Перед началом работ, при содействии производителя бетона, рекомендуется проводить испытания, используя материалы, имеющиеся в наличии в цеху расфасовки, в целях определения:
• Оптимального состава смеси в соответствии с требованиями к сопротивлению, и для обеспечения правильного введения армокаркаса;
• Типа и количества возможных добавок.
2.2.2 АРМОКАРКАС
Техника сооружения сваи «CFA» предусматривает введение в скважину армокаркаса после заливки бетона.
По окончании заливки армокаркас вводится в скважину с помощью вибратора (для «легких» армокаркасов) или под воздействием своей собственной тяжести (в случае тяжелых каркасов).
Если проектом предусматривается армирование сваи на длину, не достижимую посредством использования одного каркаса, армирование осуществляется за счет забивания металлических труб, которые вставляются в центр каркаса в виде одной цельной трубы или в виде соединенных между собою труб посредством муфт или резьбы «мама/папа».
3. ПОРЯДОК РАБОТЫ
3.1 ПРЕДВАРИТЕЛЬНАЯ ФАЗА
3.1.1 Рабочая площадка
До начало работ необходимо подготовить строительную площадку, в состоянии вместить все необходимое для сооружения свай «CFA» оборудование.
3.1.2 Допуски
Сооружение свай производится в соответствии с допусками, указанными в технических спецификациях проекта.
3.1.3 Сборка армокаркаса
Если арматура представлена стальным каркасом, данный каркас должен быть изготовлен согласно требованиям строительного проекта и собран в горизонтальном положении на земле или на специальных козлах; если сборка предусматривает наличие нескольких секций, данные секции должны быть прочно закреплены посредством сварки или металлических зажимов.
В некоторых случаях, для обеспечение лучшего защитного слоя арматуры и центровки арматуры в скважине, на каркас устанавливаются специальные дистанционные детали/фиксаторы. По окончанию сборки каркас этикетируется.
3.1.4 Вынутый материал/дебрис
Вынутый материал/дебрис сбрасывается на землю очистителем, установленным на буровой установке; с помощью одноковшового экскаватора материал погружается на грузовые машины и увозится в отведенные для свалки места.
3.2 ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ
Сооружение свай «CFA» заключается в следующих четырех фазах:
• Установка в позицию;
• Бурение;
• Заливка бетона и поднятие шнека;
• Введение армокаркаса.
3.2.1 УСТАНОВКА В ПОЗИЦИЮ ДЛЯ БУРЕНИЯ
Оборудование перемещается в целях центрирование наконечником шнека теоретической позии сваи, указанной на рабочей площадке колышком.
Вертикальность контролируется уровнем или отвесами, сосредоточенными на двух взаимно перпендикулярных осях.
3.2.2 БУРЕНИЕ
Бурение осуществляется с помощью инструмента, состоящего из стального спирального диска, приваренного к центральной пустотелой штанге, оснащенной в нижней концевой части зубцами, способствующими проникновению в грунт.
Проникание грунта в центральную полость предотвращается наконечником, размещенным на нижнем конце штанги.
Бурение заключается в проникновении шнека в грунт посредством бурового ротора, крутящий момент и осевое усилие которого в состоянии преодолеть сопротивление грунта. Инструмент по мере продвижения отодвигает грунт по бокам, создавая эффект уплотнения грунта вокруг сваи.
3.2.3 ЗАЛИВКА БЕТОНА И ПОДНЯТИЕ ШНЕКА
Заливка бетона (или, в качестве альтернативы, можно использовать строительный раствор или пластическую смесь) осуществляется через центральную пустототелую штангу с помощью бетононасоса типа МЕСВО на 60 – 80 м3/час.
Подсоединение насоса к колонне бурильных труб осуществляется с помощью гибкого шланга диаметром 4” - 5“, подключенным к вращающейся втулке (подводящая головка), расположенной на столе бурового ротора.
Предварительно расфасованный бетон поставляется в бетоносмесителях; процесс заливки начинается после заготовки всего количества бетона, требующегося для заполнения целой скважины. В начальной фазе, в целях смазки внутренних стенок труб, необходимо прокачать через трубы определенное количество цементной смеси с водоцементным отношением в 0,5.
По достижении необходимой глубины начинается накачивание бетона внутри колонны при давлении прибл. 2 бар, и бур поднимается на несколько сантиметров; по достижении требуемого давления происходит выдавливание наконечника и заполнение находящегося ниже пространства.
В процессе заливки давление сокращается до 1 – 1,5 бар, способствуя тем самым поднятию шнека с находящимся на оборотах его спирали грунтом; по мере постепенного заполнения скважины шнек поднимается без вращения или с медленным вращениям в том же направлении, что и при проходке вниз.
В целях обеспечения целостности сваи необходимо, чтобы значение давления качаемого бетона продолжало оставаться положительным, и поднятие происходило медленным и плавным образом.
Для постоянного контроля значения давления насосной подачи бетона используется датчик давления, размещенный рядом с муфтой в головной части колонны скважины; данный датчик подключен к цифровому индикаторному устройству, размещенному внутри кабины оператора буровой установки, чтобы оператор мог следить за его работой.
Операция по заливке завершается на уровне рабочей поверхности площадки.
3.2.4 ВВЕДЕНИЕ АРМОКАРКАСА
Введение армокаркаса предусматривает использование крана, в состоянии поднять каркас, превышающий по длине и весу значения, учтенные при создании проекта; в качестве альтернативы можно использовать вспомогательную лебедку буровой установки.
Каркасы большой длины состоят из модульных элементов (обычно 12-ти метровых), собранных друг с другом по окружности сваи. Каркас захватывается тросами и поднимается с помощью балансира, в целях избежание чрезмерной сосредоточенной нагрузки.
Разместив армокаркас в вертикальной позиции, вспомогательный кран начинает осуществлять перемещение в сторону уже заполненной бетоном скважины для введения каркаса; опускание каркаса должно происходить медленным образом в целях избежание причинения повреждений дистанционным деталям/фиксаторам (если такие имеются).
Если каркас состоит из нескольких элементов, их подсоединение осуществляется посредством зажимов; качество соединений между отдельными элементами контролируется на месте начальником смены.
В вышеизложенный метод сборки каркаса могут быть внесены изменения в начале и во время выполнения строительных работ, отдавая большое значение при этом целостности каркаса.
4. КОНТРОЛЬНЫЕ ПРОВЕРКИ
Периодичность и тип проводимых проверок должны быть описаны а Плане контроля качества.
4.1 ДОПУСКИ
Выполнение работ должно проводиться в соответствии с описанными в технических спецификациях и чертежах критериями допуска.
4.2 ПРЕДВАРИТЕЛЬНЫЙ КОНТРОЛЬ
Качество поставляемых материалов должно быть сертифицировано; при необходимости, испытания на соответствие техническим условиям проводятся поставщиками до начала строительных работ. Если у поставщика уже имеются сертификаты, свидетельствующие о соответствии характеристик смеси техническим условиям, необходимость в проведении испытаний отпадает.
Сертификаты с указанием характеристик бетона вручаются начальнику строительства перед поставкой материала; все документы регистрируются начальником строительства и их копия, согласно распорядку, направляется клиенту.
4.3 ПРОЦЕДУРА КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА МАТЕРИАЛОВ
Бетон и арматура должны быть подвержены контрольным проверкам.
4.3.1 Получение материалов
Все используемое сырье подвергается контролю при поступлении.
4.3.2 Бетон
Бетоносмесители должны сопровождаться накладными, в которых должен быть указан вес компонентов или класс привезенного бетона.
Осадка и максимальный диаметр используемых агрегатов должны проверяться как минимум один раз в день, и в случае их несоответствии техническим требованиям проекта, бетоносмеситель удаляется с площадки.
4.3.3 Арматура
В документах сталелитейного завода должно быть указана: номер, тип (со ссылкой на номер заказа и чертежа) и вес.
Сертификат сталелитейного завода свидетельствует о классе прочности стали.
4.4 ПРОЦЕДУРА КОНТРОЛЯ КАЧЕСТВА ВО ВРЕМЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ
Ниже приведен схематичный перечень подлежащих контролю фаз/элементов:
• Сооружение армокаркаса (если предусмотрено);
• Установка в позицию;
• Бурение;
• Заливка бетона;
• Введение армокаркаса.
4.4.1 Сооружение армокаркаса
Перед установкой проверяется соответствие каркаса четрежам.
4.4.2 Установка в позицию
Установка в позицию предусматривает центровку наконечника шнека по отношению к колышку; вертикальность контролируется как уровнями по двум взаимно ортогональным осям, так и отвесами, сосредоточенными на двух взаимно перпендикулярных осях.
Допуск «е» по отношению к позиции колышка, за исключением специфических требований, обычно равен:
• е < 0,1м для свай диаметром ± 1м;
• е < 0,1м Х D (диаметр) для свай диаметром ± 1м;
Допуск по вертикальности обычно равен ± 2% по теоретической оси. Контроль вертикальности сваи, в случае особых геометрических связей, можно осуществлять и посредством введения в армокаркас инклинометра, хотя данная операция является не совсем легкой. Кроме того, рекомендуется использовать металлический, а не алюминиевый инклинометр во избежание причинения повреждений во время фазы введения армокаркаса.
4.4.3 Бурение
Во время бурения скважины оператор и его помощник должны осуществлять, как минимум один раз, контроль позиции оборудования с помощью уровня.
По окончании операций по бурению глубину скважины определяют по высоте шнека от рабочей плоскости; допуск обычно равен ± 10 см.
4.4.4 Заливка бетона
Для свай необходимо контролировать однородность заливки бетона до уровня рабочей плоскости. Во время операций по заливке бетона и поднятию шнека оператор должен контролировать, чтобы давление всегда оставалось положительным; данный контроль может осуществляться и с помощью автоматического устройства.
4.4.5 Введение армокаркаса
Допуск на глубину погружения армокаркаса, по отношению к уровню рабочей плоскости, равен ± 10 см.
