Этот метод можно использовать не только для возведения фундамента, но и для создания прочного ограждения вокруг строительной площадки. Выемка лидерного ствола в густонаселенных районах не причиняет значительных неудобств жителям и не повреждает существующие здания.
Применение лидерных скважин
Лидерные скважины — это отверстия, сделанные для последующей установки забивных железобетонных свай. Лидерные скважины — это направляющие отверстия в грунте, которые могут значительно упростить процесс забивки свай.
Эта технология не только позволяет снизить сопротивление грунта и забивать более глубокие сваи, но и значительно уменьшить вибрационные нагрузки, возникающие при работе сваебойной машины и передающиеся на фундаменты соседних зданий.
Необходимость бурения лидерных скважин определяется главным конструктором на основании исследования грунта.
Глубина и диаметр скважины определяются исходя из размеров свай, которые необходимо пробурить. Глубина скважины должна составлять менее 90% длины столба сваи, а диаметр должен быть на 30-50 мм меньше диаметра железобетонной конструкции. Для свай в вечной мерзлоте или каменистых почвах можно использовать скважины с диаметром, равным диаметру сваи.
Рисунок 1: Лидерный шнековый бур
Лидерные скважины обычно выполняются путем полного извлечения грунта в скважине во время выемки, хотя в некоторых случаях может выполняться и частичная выемка.
При создании лидерной скважины необходимо выровнять поверхность земли, так как грунт, извлекаемый шнеком, значительно поднимает уровень скважины. Поэтому рекомендуется сначала создать траншею глубиной 10-15 см.
Рисунок 2: Создание отверстия лидера
Забивка железобетонных свай в лидерную скважину может осуществляться двумя способами: ударами дизель-молота или вибрацией с помощью вибромолота.
Где применяются лидерные скважины
Лидерные скважины используются для сокращения времени установки свайных фундаментов, улучшения сохранности свай, обеспечения проектных параметров глубины погружения сваи, а также сокращения времени, необходимого для преодоления плотных слоев грунта. Сваи погружаются в скважину, специально вырытую на месте установки. Это называется лидерной скважиной. Диаметр лидерного ствола должен быть на 5 см меньше диаметра круглой сваи или диагонали квадратной сваи.
Рисунок 3: Наконечник бурового шнека
Лидерные скважины часто требуются в фундаментах для монолитных железобетонных свай. Этот метод используется, когда
- Если сваи необходимо забивать в грунт, где имеется слой песчаного грунта толщиной более 2 м, то такие уплотненные слои песчаного грунта не позволят самостоятельно забить стальную сваю ударным или вибрационным методом.
- Там, где верхний слой почвы плотный, лидерные отверстия могут предотвратить разрушение железобетонной сваи из-за столкновения с плотной почвой.
- При забивке свай в коренные породы огромное количество валунов, содержащихся в коренных породах, представляет собой непреодолимое препятствие для забивки свай без заранее спроектированной лидерной скважины.
- При забивке свай в вечную мерзлоту — забивка железобетонных свай в вечную мерзлоту обычными методами невозможна, так как плотность вечной мерзлоты намного выше, чем у обычного грунта.
- Когда железобетонные сваи необходимо забивать глубже 9 м — потому что чем глубже слой почвы, тем больше он выталкивается и сжимается вышележащими слоями. Забивка железобетонных свай ниже определенной глубины приводит к «перелому» (разрушению сваи), и дальнейшая забивка может осуществляться только в вырытые лидерные скважины.
- При забивке свай в дисперсный грунт этот тип грунта имеет низкую плотность из-за отсутствия жестких связей, что вызывает проблемы с вертикальным позиционированием при забивке сваи. В этом случае лидерная скважина действует как направляющая и позволяет забивать железобетонные сваи идеально прямо.
Техника забивки свай в лидерные скважины также используется в качестве фундамента для близлежащих зданий и сооружений. Глубина выемки лидерной скважины должна составлять менее 90% от длины забиваемой в грунт сваи и определяется пробным бурением.
Этот метод установки свай часто используется для фундаментов, расположенных вблизи зданий. Эта технология ускоряет установку свайных фундаментов.
Что такое лидерная скважина
Свайный фундамент может полностью выполнять свое предназначение только в том случае, если каждая свая установлена строго вертикально. Этого очень трудно достичь при работе на слишком твердых почвах. По этой причине на помощь подрядчикам приходит буровое оборудование. Первым шагом является бурение скважины, которая является лишь емкостью для установки готовой сваи. Существует три различных метода забивки свай в скважину, в зависимости от используемого оборудования.
Диаметр ведущего вала зависит от выбранного метода. Например, при забивке или вдавливании диаметр отверстия должен быть на 5 см меньше диаметра сваи в самой толстой ее части. При использовании метода вибрационного погружения разница в диаметре считается в пределах 1-2 см.
Использование методов лидерного бурения для строительства свай может быть достигнуто в основном за счет
- Строгое соблюдение вертикального расположения свай.
- Значительное снижение воздействия ударных волн на соседние здания и сооружения.
- Снижение уровня шума.
- Возможность использования стержней заданной длины.
Этот метод можно использовать и зимой, когда температура окружающей среды ниже нуля. Это особенно важно при работе на Крайнем Севере.
Технология производства работ
Решение о применении вертикальных лидерных скважин принимается на основании геологических исследований вокруг строительной площадки. Выбор метода бурения, оборудования и размера бура определяется расчетом, в зависимости от типа и размера сваи. Процедура выполняется следующим образом.
- Подготовка территории Строительство свайного фундамента не требует тщательного выравнивания участка или его планирования. Достаточно очистить растительность, убрать мусор и подготовить удобную площадку для установки бурового и проходческого оборудования.
- Маркировка. Эта процедура должна выполняться точно в соответствии с проектом. Это можно легко сделать с помощью лазера или уровня. Можно также использовать измерительную ленту или подручные средства, но это займет больше времени. Зафиксируйте на местности местоположение обнаруженных будущих скважин.
- Требования СНиП требуют составления плана работ для лидерной скважины и определения последовательности бурения скважин и закладки. Этот порядок должен строго соблюдаться во избежание смещения и обрушения соседних скважин из-за ударных волн и вибраций. Как правило, не все сваи бурятся одновременно.
- При использовании железобетонных или металлических свай глубина скважины СНиП должна быть на 2-2,5 м меньше длины сваи. Это необходимо для того, чтобы свайный шпиль как можно прочнее вошел в грунт.
Свайные фундаменты сейчас являются тенденцией. Их применение очень широко для строительства зданий и сооружений различного назначения. Однако существуют определенные условия, при которых строительство таких фундаментов необходимо. К ним относятся зоны вечной мерзлоты, сейсмические зоны и сложные почвы.
Технология производства работ по лидерному бурению
Весь процесс предварительного бурения под забивку (свай, колонн и шпунта) можно разделить на четыре основных этапа. К ним относятся.
- Установка оборудования на проектную ось и выравнивание шнеков.
- Прямое шнековое бурение
- Забивка (оседание) шпунтовых свай или железобетонных свай (бетонирование буронабивных свай в подготовленную скважину).
- Проверка законченных скважин.
При использовании составных шнеков поэтапная выемка грунта производится на глубину, эквивалентную длине одного шнека, с последующим последовательным возведением колонн. Композитные соединения шнеков выполняются с помощью резьбовой или шестигранной системы.
Важно: В процессе выемки грунт, извлеченный из скважины, поднимается на поверхность лопастями шнека и удаляется экскаваторами или грейдерами после выемки скважины.
Шпуры выкапываются и закрепляются кольями в последовательности: выкапывается и закрепляется полость, затем выкапывается и закрепляется следующая полость и так далее. При бурении многочисленных скважин и забивании свай существует риск обрушения стенок соседних негерметичных полостей.
Приведенный ниже видеоклип, снятый непосредственно на строительной площадке, даст вам представление о процессе.
Лидерное бурение с применением вспомогательных средств
Мутная вода закачивается в скважину через полость в бурильной колонне. Жидкость находится под давлением, поэтому она не оседает на дне полости, а циркулирует вверх, вымывая частицы почвы из отверстия. В дополнение к извлечению осадка, решение позволяет более эффективно проникать в твердый слой за счет очистки вынимаемой подстилающей породы и дополнительного охлаждения шнековой колонны.
Важно: Основной функцией бентонитового раствора является предотвращение обрушения ствола скважины. Эмульсия образует твердую полимерную корку над полостью, тем самым укрепляя грунт низкой плотности.
Обсадные трубы обычно используются при разработке скважин под буронабивные сваи. В водонасыщенных почвах следует использовать обсадные трубы, чтобы предотвратить заполнение полости водой. Во время бурения шнековая труба, защищенная обсадной трубой, вращается внутри стальной конструкции и постоянно выталкивает грунт, на котором держится обсадная труба, обеспечивая опускание трубы по мере углубления скважины.
Решение о применении метода лидерной скважины (также называемого подрядчиками бурением пилотной скважины) основывается на инженерно-геотехнических отчетах и текущих условиях и подлежит утверждению проектной организацией.
Преимущества и недостатки лидерных скважин
Во-первых, использование лидерных скважин значительно сокращает время строительства. К другим преимуществам забивки свай с использованием технологии лидерных скважин относятся
- Строгое соблюдение вертикального расположения свай и очень высокая точность вколачивания.
- Значительное снижение ударных волн на соседние здания и сооружения.
- Меньше шума во время работы.
- Можно использовать свайные конструкции любой длины.
LeaderWell также позволяет свайной конструкции создать полноценную опору, способную выдерживать максимальные нагрузки.
Этот метод можно использовать не только для возведения фундамента, но и для создания прочного ограждения вокруг строительной площадки. Лидерные сваи можно забивать с уменьшенной мощностью дизель-молота, что снижает шум и динамические нагрузки. Поэтому его можно эксплуатировать в городских районах, не причиняя значительного беспокойства жителям и не повреждая существующие конструкции.
Основными недостатками этого метода являются
- Необходимость получения различных разрешений и согласований для работы с землеройным оборудованием.
- Более высокая стоимость строительства из-за использования дорогостоящей техники.
- Необходимость найма квалифицированных специалистов для проведения свинцовых раскопок.
- Необходимость выравнивания поверхности земли после создания ведущих буров, так как грунт, удаляемый шнеком, значительно поднимает поверхность земли.
Однако эти недостатки незначительны по сравнению с преимуществами свинцового бурения.
