Шишкин В.Я.

Дорожкин А.П.

Сваи с уплотненным забоем – железобетонные сваи, армированные стальной трубой, при помощи которой выполняется уплотненный забой (патент №2188904 от 14.02.2001). По своей технологической принадлежности, сваи с уплотнённым забоем могут быть отнесены как к буроинъекционному типу свай (первый технологический этап в производстве сваи), так и к забивному типу свай (второй этап). Сваи с уплотненным забоем выполняются в следующей последовательности (рис. 1).

Рис. 1. Последовательность изготовления сваи с уплотненным забоем

• бурение лидерной скважины диаметром большим, чем стальная труба в забое сваи. Необходимость бурения скважины большего диаметра, чем диаметр стальной трубы обусловлена беспрепятственным опусканием трубы в скважину. Бурение выполняется до отметки на 1 метр выше, чем проектное положение острия сваи;
• заполнение скважины мелкозернистым бетоном;
• погружение трубы до забоя;
• добивка трубы пневмопробойником  до проектной отметки;
• установка в полость трубы арматурного каркаса.

Буроинъекционные сваи с уплотненным забоем имеют существенные преимущества по сравнению с другими типами свай:

• на значительном технологическом промежутке, свая изготавливается без применения ударных машин, вызывающих негативное шумовое и динамическое воздействие на окружающую застройку;
• увеличение несущей способности сваи за счёт выполнения уплотненного забоя, что приводит к снижению общего числа свай и размеров монолитных железобетонных ростверков, устраиваемых по верху свай;
• сокращение общего времени устройства свайных фундаментов.

Также как и при выполнении свайного поля из забивных свай, существенным плюсом при устройстве фундаментов из свай с уплотненным забоем является возможность определения несущей способности сваи во время её изготовления по скорости их погружения.

Одним из механизмов, которым достигается уплотненный забой сваи являются пневмопробойники.
Пневмопробойники – машины ударного действия, предназначенные для прокладки коммуникаций бестраншейным способом, а также погружения в грунт стальных труб (рис. 2).

Рис. 2. Пневмопробойник СО 134А

После их изобретения и внедрения в 60-е годы прошлого века, через некоторое время пневмопробойники были незаслуженно забыты, и их применение в строительстве практически прекратилось. В 90-е годы ООО «НПФ Фундаментстройпроект» стало их широко применять при устройстве свайных фундаментов. В условиях стесненной застройки г. Москвы, пневмопробойники дают возможность выполнять свайные фундаменты вплотную к существующим зданиям. Одним из объектов, свайные фундаменты которого были выполнены при помощи пневмопробойника СО 166 в стеснённых условиях строительной площадки (рис. 3), была пристройка к казино «Винсо-Гранд», находящегося на Таганской площади.

Рис. 3. Площадка строительства

В инженерно-геологическом отношении, грунты участка строительства до глубины 8 м представлены в основном слабыми грунтами, которые не могли являться основаниями фундаментов для 6-ти этажного здания пристройки (рис 3). С глубины 8 м залегают полутвердые черные юрские глины, которые и были приняты в качестве оснований свайных фундаментов. Применение железобетонных забивных свай было невозможно, т.к. по всему периметру площадки находятся административные здания, а использование  буроинъекционных свай не обеспечивало их достаточную несущую способность по грунту. По этим причинам, было принято решение об использовании на этой площадке буроинъекционных свай с уплотненным забоем.

Рис. 3. Инженерно-геологичекий разрез основания с посадкой сооружения

По своему принципу воздействия на сваю, пневмопробойники  занимают промежуточное положение между копровыми установками и высокочастотными вибропогружателями (табл. 1).

Таблица 1.

Несущая способность сваи по динамическому отказу при её погружении  пневмопробойником определялась в соответствии со СНиП2.02.03-85 [1] по формуле  (18), разработанной Н.М. Герсевановым.

, (18) [1].

Значения расчетной нагрузки на сваю, определенные  по результатам динамического отказа принимались с учетом коэффициента надежности     γk =1.25. В табл.2 приведено сравнение величин расчетной нагрузки, определенной по динамическим и статическим испытаниям, а также полученные в соответствии с расчетами по СНиП 2.02.03-85 раздел 4. Из таблицы видно, что значение несущей способности свай (свая №40), определенное по отказу в момент погружения сваи достаточно близко к значению, полученному во время статического испытания и полученное в соответствии с расчетами по СНиП. Значение несущей способности сваи №130, определенное в момент её погружения и рассчитанного по СНиП, существенно меньше, чем значение,

Таблица 2

определенное во время статического испытания. В этой связи можно сделать вывод, что методика оценки несущей способности требует дальнейшей корректировке и более глубокого изучения.

Необходимо обратить внимание и учесть, что замер отказа производится непосредственно при погружении сваи, без требуемого "отдыха" сваи, предусмотренного ГОСТом 5686-94. Кроме того, технология изготовления свай с уплотнённым забоем такова, что на момент динамических испытаний при  погружении сваи, влияние грунта основания сваи по боковой поверхности отсутствует (формула (18) [1] учитывает работу сваи по боковой поверхности).

Несмотря на вышеперечисленные минусы в методике определения предельного сопротивления при забивке трубы свай с уплотненным забоем, такой метод даёт достаточно достоверные результаты и может быть использован для экспресс оценки расчетной нагрузки на сваи с уплотненным забоем в время их изготовления. Благодаря такому подходу возможно оценить несущую способность всех свай. Это крайне важно для строительства временных свай, применяемых при технологии «up-down», при усилении и реконструкции существующих зданий. Опыт динамических испытаний на других объектах показывает, что после «отдыха» несущая способность свай значительно возрастает.

1. СНиП 2.02.03-85. Свайные фундаменты.
2. МГСН 2.07-01. Основания, фундаменты и  подземные сооружения.
3. Шишкин В.Я., Аникьев А.В., Конюхов Д.С. Ограждение котлована общественно-жилого комплекса «Филипповское подворье» в городе Москве. – Стройклуб, № 12, 2003 – 1, 2004.
4. Метелюк Н.С., Г.Ф. Шишко, А.Б. Соловьева, В.В. Грузинцев. Сваи и свайные фундаменты (справочное пособие).-«Будiвельник», Киев, 1977 г.