Буронабивные сваи вибрационным погружением обсадной трубы

Вибрационный способ устройства буронабивных свай наиболее эффективен по сравнению с другими способами при погружении элементов с относительно малой площадью поперечного сечения. В связи с этим наибольшее распространение вибрационный метод устройства буронабивных свай получил при погружении:
– металлического шпунта;
– обсадных труб и свай-оболочек;
– при буровых работах.

Работа вибропогружателей основана на резком снижении коэффициента трения между грунтом и поверхностью погружаемого (извлекаемого) элемента под действием возникающих колебаний.
Для устройства буронабивных свай обсадная труба с теряемым наконечником плоской или конусообразной формы (рисунок 1) погружается в грунт за счет вибрационного воздействия, создаваемого вибрапогружателем, жестко закрепленным на верхнем торце обсадной трубы. После погружения в трубу устанавливается арматурный каркас и подается бетонная смесь; при подъеме трубы под давлением бетона теряемый наконечник отделяется от трубы, и образующаяся полость заполняется бетоном.
По данной технологии можно изготавливать буронабивные сваи диаметром от 273 мм до 2000 мм, глубиной до 25 м.

После наводки установки на точку устройства сваи и монтажа теряемого наконечника на обсадную трубу с использованием гидроизолирующей прокладки  производится (рисунок 2):

1. Проходка скважины на заданную проектную отметку путем вибрационного погружения обсадной трубы;
2. Визуальная проверка герметичности полости трубы на отсутствие в ней грунтовых вод и установка арматурного каркаса в трубу до ее заполнения бетоном;
3. Заполнение обсадной трубы бетоном через верхний торец с помощью бадьи или бетононасоса (с использованием при необходимости бетонолитной трубы); При подъеме трубы под давлением бетона теряемый наконечник отделяется от трубы, и образующаяся полость заполняется бетоном. При вибрационном извлечении трубы происходит уплотнение бетонной смеси в стволе скважины;
4. Формирование оголовка сваи. Готовая свая. Перемещение установки на следующую точку устройства сваи.

​При вибрационном погружении обсадной трубы следует непрерывно контролировать ее вертикальность. Извлечение трубы производится в вибрационном режиме, причем скорость подъема ограничивается только грузоподъемностью амортизатора.

Эффект вибрационного воздействия в грунтах объясняется резким изменением механических свойств грунта под влиянием вибраций в зоне, примыкающей к погружаемой или извлекаемой буронабивной свае.
При вибропогружении происходит уплотнение грунта за счет вытеснения его в стороны в объеме сваи, что в итоге приводит к повышение несущей способности буронабивной сваи. Зона смещения частиц грунта при вибропогружении в слабовлажных грунтах составляет 2,5—5 радиусов буронабивной сваи, а в водонасыщенных— 4—5 радиусов.
При погружении свай в водонасыщен­ные пески, вследствие вибрационного воздействия в зоне, окружающей погружаемую сваю, происходит разжижение песка и резкое снижение сил сопротивления погружению, которые по окончании вибрирования практически полностью восстанавливаются. В то же время в маловлажных грунтах сопротивление при вибрационном погружении сваи изменяется незначительно, что может вызвать трудности с проходкой.
Разжижение глинистых грунтов связано с тиксотропными свойствами глин. Зона, в которой проявляется тиксотропия при вибробурении глинистых грунтов, невелика, толщина ее   не превышает нескольких миллиметров. Сопротивление глин сдвигу падает с увеличением частоты и амплитуды колебаний, но в меньшей степени, чем у песков.
Устройство буронабивных свай вибрационным способом наиболее эффективно в песчаных грунтах со степенью влажности 0,5 < G < 1 и глинистых грунтах – c показателем консистенции 0,25 < IL < 0,75. В лессовых грунтах и грунтах с включением крупнообломочных грунтов  требуется предварительное лидерное бурение.

При вибрационном погружении элементов в грунт с помощью введения дополнительных знакопеременных сил и крутящих моментов можно существенно снизить необходимую для эффективного погружения постоянную состав­ляющую силы, что дает возможность с помощью вибрационных машин относительно небольшой массы погружать в грунт элементы, сопротивление внедрению которых во много раз превос­ходит силу тяжести вибрирующей системы. При вибрационном погружении или извлечении, когда динамическое воздействие на сваю осуществляется жестко соединен­ным с ней вибровозбудителем, эффективность процесса опреде­ляется главным образом приложением к свае значительных пе­риодических сил, которые совместно с постоянными силами (сила тяжести системы, безынерционное нажатие, усилие извлечения) обеспечивают   перемещение сваи   в грунте.
Для устройства буронабивных свай вибрационным способом на ОАО «Буровая компания «Дельта» используют машины следующих марок:
– BAUER RTG RG16T  с безрезонансным вибратором MR 105V
– BAUER RTG RG19T с безрезонансным вибратором MR 125V (рисунок 3)
– BAUER RTG RG21T  с безрезонансным вибратором MR 150V
– ABI 12/14 с вибратором VRZ 700GL
– ABI 12/15 с вибратором MRZV 600
– ABI 14/17L с вибратором MRZV 925/18VS
– ABI 10000 с вибратором VRZ 400
Безрезонансные вибропогружатели, имеющие частоту колебаний 40-50 Гц, превышающую собственную частоту колебания зданий и сооружений, позволяют успешно работать в стесненной застройке рядом со зданиями и сооружениями, поскольку обеспечивают безрезонансные режимы работы, пониженную передачу вибрации в окружающую среду и пониженным шумом.

При вибрационном погружении масса погружаемого элемента, как правило, не должна превышать 3-5 т, так как для наиболее эффективного погружения этим методом в усло­виях значительного лобового сопротивления отношение масс погружаемого элемента и ударной части вибромолота должно   приближаться к единице. Применение вибромолотов с массой ударной части, превышающей 3-5 т, ограничивается долговеч­ностью механизма, резко снижающейся с увеличением массы.

– высокая скорость выполнения работ;
– экономичность;
– отсутвие отвального грунта;
– возможность выполнения работ в плотной городской застройке при использовании безрезонансных вибропогружателей.