Буронабивні палі. Роздуми про застосування.
А що ж кажуть нам нормативні документи про цей вид паль? Візьмемо звід правил СП «Проектування і пристрій пальових фундаментів» і почитаємо деякі його пункти:
6.5 Бурові палі по способу пристрої поділяють на:
а) буронабивні суцільного перетину з розширеннями і без них, бетоновані в свердловинах, пробурених в глинистих ґрунтах вище рівня підземних вод без кріплення стінок свердловин, а в будь-яких грунтах нижче рівня підземних вод - з закріпленням стінок свердловин глинистим розчином або інвентарними вилучаються обсадними трубами;
б) буронабивні порожнисті круглого перетину, що влаштовуються із застосуванням багатосекційного вібросердечніка;
в) буронабивні з ущільненим забоєм, що влаштовуються шляхом утрамбовування в забій свердловини щебеню;
г) буронабивні з камуфлетной п'ятої, влаштовується шляхом буріння свердловин з подальшим утворенням розширення вибухом і заповненням свердловин бетонною сумішшю;
д) буроін'єкційні діаметром 0,15-0,25 м, що влаштовуються в пробурених свердловинах шляхом нагнітання (ін'єкції) в них дрібнозернистої бетонної суміші або цементно-піщаного розчину, або буроін'єкційні з ущільненням навколишнього грунту шляхом обробки свердловини по розрядно-імпульсної технології (палі РІТ );
е) буроін'єкційні, що влаштовуються порожнистим шнеком;
ж) палі-стовпи, влаштовується шляхом буріння свердловин з розширенням або без нього, укладання в них омонолічіваются цементно-піщаного розчину і опускання в свердловини циліндричних або призматичних елементів суцільного перерізу зі сторонами або діаметром 0,8 м і більше;
з) буроопускние палі з камуфлетной п'ятої, що відрізняються від буронабивних паль з камуфлетной п'ятої (див. підпункт «г») тим, що після утворення і заповнення камуфлетного розширення в свердловину опускають залізобетонну палю.
При виконанні робіт по влаштуванню пальового поля ви коли-небудь бачили застосування обсадних труб або багатосекційного вібросердечніка? А може будівельники виконували ущільнення щебенем або може вибухом? А може їм допомагали інженери (напевно електронники?) З рязрядний-імпульсної технологією? Ну, звичайно ж, немає, я особисто такого не бачив, хоча таке чудо має бути - адже не дарма ж все це придумали. А бачив ось що: робиться отвір в землі, точніше багато отворів; далі не слід ущільнень або будь-яких інших заходів в забої; подається бетон зверху! по лотку з міксера; в середині заповнення (або навіть на початку) встановлюється арматурний каркас ( «який захисний шар? Які фіксатори? Нічого про це не чув») і далі заповнюється бетоном доверху; тільки потім слід вібрація бетону (деякі хороші будівельники можуть і пошарово провібріровать); бетон осяде і знову заповнених бетоном доверху, в рівень землі. Все, 10-20 хвилин і паля готова. ТАК РОБИТИ НЕ МОЖНА! Давайте прочитаємо пункт 15.3.9 про ущільнення грунту і 15.3.19 про бетонування, відразу стане ясно, як робити правильно, а, головне, логічно.
15.3.3Работи по влаштуванню буронабивних і буросекущіхся паль типу БСИ здійснюють верстатами обертального і ударно-канатного буріння. При цьому рекомендується використовувати установку СП-45 або зарубіжні установки «Беното», «Касагранде» і «Бауер».
Ну ось, а де ж звичні назви типу: Ісузу Ельф, Мазда титан, Ніссан нарешті .... Може їх 1971 році ще не було? Це точно. А ви спробуйте в «Яндексі» знайти обладнання для влаштування буронабивних паль - нічого схожого на пропоновані нам «ямобури» там немає (а є там багато чого). Навіть саме слово «ямобур» говорить про те, що робить ця техніка саме ями, а інакше її назвали б «сваедел» або ще як-небудь.
15.3. Після завершення проходки свердловини виробляють зачистку забою від шламу механічним способом, а при закріпленні паль на скельні грунти зачистка забою може виконуватися додатково гідравлічним способом.
У сухих свердловинах розпушений грунт може бути ущільнений трамбуванням. У водонасичених грунтах допускається проводити таке ущільнення шляхом скидання трамбування (масою не менше 5 т при діаметрі свердловини 1 м і більше і масою 3 т при діаметрі свердловини менше 1 м).
Трамбування грунту в свердловині необхідно виробляти до значення відмови, що не перевищує 2 см за останні п'ять ударів.
Це про що говорить? Якщо скидати трамбування п'ять разів, зміна її абсолютної позначки в забої не повинно перевищити 2 см. Розведіть пальці на два сантиметри. Ось-ось, це дуже і дуже мало. І якщо в забій потрапить пухкий грунт, значить паля «працювати» не буде, просяде більш ніж на 2 см. Гроші в землю, гроші в землю.
15.3.19Бетонная суміш в свердловину повинна укладатися способом ТВП (вертикально переміщується труба). Для бетонування повинен застосовуватися приймальний бункер з бетонолітной трубою діаметром 250-325 мм. Обсяг бункера повинен бути не менше внутрішнього обсягу бетонолітной труби.
15.3.20Расстояніе між забоєм свердловини і нижнім торцем бетонолітной труби при початку бетонування не повинно перевищувати 30 см. В процесі бетонування слід здійснювати підйом бетонолітной труби. При цьому нижній торець повинен бути постійно заглиблений під рівень бетонної суміші не менше ніж на 1 м.
Згоден з тим, що можна обійтися і без бетонолітной труби, а іншими пристосуваннями, але! за допомогою засобів захисту свердловини від осипання грунту, наприклад, спеціальної подає лійкою з ВСН 5-71:
Мал. Подає воронка.
Але і цього ви не побачите на наших заміських будівництвах. До речі, зверніть увагу, що діаметр вузької частини 377мм, як її засунути в викопані 350мм?
15.3.25Буронабівние палі повинні виконуватися з бетону класу не нижче В15 по міцності на стиск (на щільних заповнювачах) і марки по водонепроніцаемостіW6. Бетонна суміш повинна задовольняти вимогам ГОСТ 7473 і готуватися на щебені фракції 5-30 мм.
Придумали, як укласти бетонну суміш, тепер, де її взяти? Дзвонимо на завод ... ура! є бетон і точно В15, а про W6 і забули зовсім, навіщо це W6. А це - клас бетону по водонепроникності. Дуже важлива вимога щодо обмеження проникнення вологи в конструкцію палі. Але ніхто про це не подбає - не для себе ж. А через незнання - і для себе також. Проте, довговічність конструкції сильно залежить від цього показника.
З таблиці Г.2 можна почерпнути, який діаметр палі нам рекомендують розумні люди:
Таблиця Г.2 -Номенклатура буронабивних паль (частково)
Мінімальний діаметр буронабивних паль починається з 400мм! Це не 300 і навіть не 350 мм. Знову підступ. Трохи пізніше ми спробуємо порахувати їх несучу здатність.
А ось виписки з ВСН 5-71:
2.4. Раціональної областю застосування фундаментів з коротких буронабивних паль є глинисті грунти (супіски, суглинки, глини) з коефіцієнтом консистенції В £ 0,4 і коефіцієнтом порістостіe £ 1.
Ось викопали ми яму, подивилися вниз, взяли жменю або шматок землі в руку .... ну точно, коефіцієнт консистенції 0,3 та й пористість видно менше 1 ... Ну звичайно, це маячня. Нам доведеться скористатися послугами лабораторії і правильно визначити склад і характеристики грунту, а інакше - гроші в землю.
5.17. Догляд за бетоном і бутобетону необхідно здійснювати з дотриманням таких правил:
а) відкриті поверхні бетону, бутобетону повинні бути укриті тирсою, грунтом і іншими вологостійкими матеріалами;
б) при температурі зовнішнього повітря + 15 ° C і вище відкриті поверхні необхідно зволожувати.
І про ці прості процедури забувають наші швидкі будівельники. Може і в правду, навіщо це робити, все одно ніхто не побачить? Але потрібно пам'ятати, що оголовок палі - це дуже важливий елемент, саме через нього передається навантаження від верхніх конструкцій. Гроші в землю вже закопали, але все одно неправильно ... та що ж ти будеш робити?
7. З метою уточнення несучої здатності буронабивних паль, яка визначається за формулою (3), рекомендується до початку будівництва здійснити контрольне випробування дослідних паль статичними навантаженнями відповідно до ГОСТу 5686-69 "Палі і палі-оболонки. Методи польових випробувань". Залежно від результату випробувань коригується проект пальових фундаментів.
14. Позначку підошви ростверку призначають з урахуванням конструктивного рішення нульового циклу і проекту планування.
При слабоздимистих грунтах під ростверком зовнішніх стін укладають підготовку з нездимальних матеріалів (шлак, крупнозернистий пісок та ін.) Або залишають повітряний зазор не менше 5 см між підошвою ростверку і грунтом.
У нас в Томську до 90% грунтів є здимистими, і не тільки слабо, але і сильно. Отже, в 90% випадках нам потрібно робити повітряний зазор не менше 5 см. Але зробити його дуже складно, тому бетон ми укладемо прямо на землю, посипану пісочком. Розум будівельника працює так: ну стрічковий фундамент ж тримає і так, а я ще й стільки паль зробив ... ууу, так це взагалі фортеця яка. Але забув, або просто не знав, про сили негативного тертя грунту про палю, забув про різницю осад і т. Д. І вийшло так, що один кут будинку (північний) піднявся вище, а інший опустився - з'явився крен. Ось як легко, виявляється, побудувати Пізанську вежу у себе на ділянці.
Отже, що ж потрібно виконати, щоб отримати правильну буронабивних палю?
1. Знати геологічні характеристики грунту (лабораторія);
2. Прийняти потрібний діаметр палі і її довжину (від 400мм і тільки розрахунком!);
3. Трамбування забою (до відмови 2см за 5 ударів);
4. Застосувати необхідний бетон (не нижче В15 W6);
5. Правильно заповнити бетоном із забезпеченням захисних шарів арматурного каркаса (бетонолитну труба піднімається вгору, наприклад);
6. Правильно ущільнити бетон (вібрація, добавки);
7. Доглядати за бетоном як годиться (закрити і / або зволожувати);
8. Випробувати згідно ГОСТ.
Попередження! Невиконання однієї або декількох цих пунктів може спричинити за собою дуже неприємні наслідки.
Ну а все ж? ... якщо сильно хочеться. як бути. що робити?
Є деяке рішення цього завдання, але спочатку давайте розглянемо правильний приклад розрахунку з відомими нам характеристиками грунтів та навантаження від будівлі:
Приклад розрахунку №1.
Розрахувати фундамент з коротких буронабивних паль під будівлю з центрально прикладеної вертикальної розрахунковим навантаженням Np = 5,5 т / пог. м.
Грунтові умови, за даними інженерно-геологічних вишукувань. наведених у таблиці:
Грунти представлені суглинками, що залягають з поверхні землі до глибини 3 м; причому, до глибини 2 м - суглинками тугопластічних, з 2 до 3 м - суглинками напівтвердими. Далі, до глибини 9,2 м - піски великі, щільні вологі; грунтові води знаходяться на глибині 9,2 м від поверхні.
Приймаємо розміри паль: діаметр d = 0,5 м; довжина l = 3,0 м. Крок паль L = 3 м.
Тоді навантаження, яка припадає на одну палю, N = hNp = 3х5,5 = 16,5 т. Для паль застосовується бетон марки М 200.
Розрахунок набивних паль за першим граничним станом виробляють з урахуванням спільної роботи паль і грунту, що оточує і підстилаючого палю.
Несуча здатність набивних пальових фундаментів, що сприймають вертикальне стискає навантаження, визначається виходячи з опору матеріалу фундаменту і опору грунту основи, приймаючи менше з двох значень.
Несучу здатність набивних паль за матеріалом розраховують за формулою:
де m - коефіцієнт умов роботи, що дорівнює 0,6;
F - площа поперечного перерізу палі, м2;
R - розрахунковий опір матеріалу палі осьовому стиску, т / м2;
m = 0,6; F = 0,196 м2; R = 850 т / м2;
Pм = 0,6х0,196х850 = 99,96 т.
Визначаємо несучу здатність висячої палі з грунтових умов:
P = Кm (RнF + u mf fiн l i),
де до - коефіцієнт однорідності грунту, що приймається до = 0,7;
m - коефіцієнт умов роботи, що дорівнює 1;
Rн - нормативний опір грунту під нижнім кінцем палі;
F - площа обпирання палі, м2;
u - периметр палі, м;
mf - додатковий коефіцієнт умов роботи. Величина коефіцієнта mf визначається дослідним шляхом, а при відсутності дослідних даних коефіцієнт mf може бути прийнятий mf = 0,8;
fiн - нормативний опір грунту на бічній поверхні стовбура палі, т / м2, l i - товщина i-го шару, що несе грунту, що стикається з бічною поверхнею палі, м.
У площині нижніх кінців паль залягає великий пісок, щільний вологий, для якого Rн = 70 т / м2;
Периметр палі u = pD = 3,14 × 0,5 = 1,57 м;
додатковий коефіцієнт умов роботи mf = 0,8;
нормативне опір грунту на бічній поверхні стовбура складе:
для другого шару
значення f2н знаходимо интерполированием:
при h1 = 1,0 м; В = 0,14;
при h2 = 2,0 м; В = 0,14;
при h3 = 1,5 м; В = 0,14;
При значеннях В <0,2 значения fiн берутся. Как для В = 0,2.
Несуча здатність палі по грунту буде:
Р = 0,7 × 1 [70 × 0,196 + 1,57 × 0,8 (2,3 × 2 + 3,85 × 1)] = 17,0 т.
Так як несуча здатність палі за матеріалом Рм = 99,96 т. А по грунту Р = 17,0 т, то приймаємо менше з двох значень. Несуча здатність палі Р = 17,0 т.
де N - розрахункове навантаження на буронабивних палю, т;
P - несуча здатність буронабивної палі, т;
Значить, обрані розміри (діаметр, довжина) прийняті задовільно. У разі незадоволення цієї умови необхідно задатися іншими розмірами або кроком паль.
Отже, ми зрозуміли, що при діаметрі 500мм і довжині палі 3 метри при певних геологічних умовах можна отримати 17т. Але ми ж не хочемо знати цю геологію, нам же потрібно завтра фундамент вже робити ... так? Беремо і вважаємо:
Приклад розрахунку №2 ( «навмання»).
Зробимо розрахунок буронабивних паль на невідомої геології ( «там грунт хороший - коричневий такий» - слова сусіда будівельника). Т. е. Прийматимемо найменші (або близькі до них) з тих значень характеристики грунтів, про які нам говорить СНиП. Якщо пощастить і на ділі виявиться, що грунт хороший, то нехай це піде в запас міцності фундаменту. Я вже не кажу про ті випадки, коли взагалі немає можливості застосовувати буронабивні палі, а такі є - повірте.
Давайте приймемо «ямобур» з діаметром шнека d = 350мм і глибиною копання l = 3000мм. Це найпоширеніший варіант буронабивних паль в нашому місті.
Визначаємо несучу здатність висячої палі тільки з грунтових умов.
Оскільки геологічні умови нам невідомі, приймаємо опір грунту під підошвою палі Rн = 20 т / м2;
Периметр палі u = pD = 3,14 × 0,35 = 1,1 м;
додатковий коефіцієнт умов роботи mf = 0,8;
нормативне опір грунту на бічній поверхні стовбура, що приймається за табл. 6, складе:
Показник консистенції приймемо як для «нехорошого» ґрунту (але ще не найгіршого) В = 0,5 тоді
для другого шару
значення f2н знаходимо интерполированием:
при h1 = 1,0 м; В = 0,5;
при h2 = 2,0 м; В = 0,5;
при h3 = 1,5 м; В = 0,5;
Несуча здатність палі по грунту буде:
Р = 0,7 × 1 [20 × 0,096 + 1,1 × 0,8 (1,2 × 2 + 1,45 × 1)] = 3,72 т.
Всього 3,72 тонни. Можна сміливо будувати баню, сарай або навіть гараж.
Нехай нам дуже (дуже сильно) пощастило хоча б з грунтом під підошвою Rн = 70 т / м2, тоді несуча здатність палі складе: P = 7.1 тонни. Це вже куди краще. Але все одно недостатньо. Навантаження від 2-х поверхового будинку тільки по перекриттях близько 4т / м. п. а далі все залежить від стін: важкі вони або легені. Стіна цегляна в 510мм - це ще 6-7т. Разом близько 10 т / м. п. Значить, знову не вистачає ...
Збільшуємо діаметр палі до 500мм, тоді
Периметр палі u = pD = 3,14 × 0,5 = 1,57 м;
Несуча спроможність цієї палі буде: Р = 0,7 × 1 [70 × 0,196 + 1,57 × 0,8 (1,2 × 2 + 1,45 × 1)] = 12,99 т.
Все, вистачить, давайте зупинимося і зробимо висновки. Виходить, що навіть при «кращому» грунті під підошвою ми отримуємо необхідний діаметр палі 500мм. Разом, якщо прийняти d = 500мм, залишається сподіватися (я сказав молитися?) На «пощастить в грунті» і руки відповідального будівельника.
Ми ще не поговорили про багаторядні і кущові пальові фундаменти, але це вже буде дорогим проектом для малоповерхового будівлі на своїй ділянці.