Набивные сваи изготовляют в проектном положении. Их различают по способу устройства и технологии заполнения скважин. В зависимости от концентрации применяемого бетона бывают трамбованные сваи и литые.
Простейшие трамбованные сваи Страусса делают на месте с помощью обсадной трубы диаметром 250…300 мм, погруженной до опорного пласта. Освобожденную от грунта полость скважины заполняют бетонной смесью, уплотняя каждый слой и одновременно извлекая обсадную.
Частотрамбованные сваи бетонируют в скважинах, полученных путем забивки толстостенной обсадной трубы диаметром нижнего ободка 422 мм закрытой снизу чугунным теряемым башмаком, поставленным на смоляном канатном уплотнителе. Сваи забивают молотом двойного действия. После забивки молот поднимают, заполняют обсадную трубу на одну треть бетоном и соединяют молот с трубой специальным подбабком с тягами и амортизационными пружинами. Теперь каждый удар молота вверх выдергивает обсадную трубу на 4…5 см, a удар вниз осаживает ее обратно на 2...3 см. В результате бетон значительно уплотняется и частично втрамбовывается в стены скважины. Операцию повторяют, устанавливая в скважину, если это предусмотрено, арматурный каркас. Одной копровой установкой изготовляют за сутки 10...15 свай длиной до 15 м.
Трамбованные сваи системы «Франки», сконструированные в 1915г. отличаются тем, что толстостенная обсадная труба диаметром до 600 мм забивается в грунт без башмака. Его роль выполняет пробка из сухой бетонной смеси высотой 0,8…1 м. Тяжелая трамбовка-молот сначала уплотняет пробку, погружает ее вместе с обсадной трубой до проектной отметки, после чего скважину заполняют бетонной смесью, послойно трамбуя ее и извлекая одновременно обсадную трубу. При помощи копровой установки сваи Франки изготовляют длиной до 20 м. с несущей способностью до 2000 кН. Число изготовленных в смену свай колеблется в зависимости от их длины и грунтовых условий.
Виброштампованные сваи изготовляют с помощью виброштампа — стальной трубы, закрытой внизу заостренным наконечником и закрепленной верхним концом на вибропогружателе. Полученную бурением или пробивкой скважину заполняют бетонной смесью сразу на всю глубину, затем в бетон погружают виброштамп до внедрения его в дно. Бетон вжимается в стенки, расширяя диаметр скважины. Виброштамп извлекают, образованную им полость опять заполняют бетонной смесью и вновь погружают виброштамп на полную глубину скважины. Операцию повторяют, доводя диаметр сваи до заданного, определяя его по расходу бетона.
Литые сваи применяют, если освобожденная от грунта полость сваи заполняется грунтовой водой, что препятствует трамбованию бетонной смеси. Тогда бетонирование ведут бадьей с открывающимся дном, погружая ее до упора в поверхность ранее уложенного бетона. Обсадную трубу постепенно извлекают.
Пневмотрамбованные сваи устраивают при большом притоке грунтовой воды в скважину. К обсадной трубе длиной 20 м и диаметром 600 мм присоединяют шлюзовой аппарат, оборудованный верхним и нижним клапанами. В первую очередь, сжатым воздухом под давлением 0,4 МПа отжимают воду из скважины; затем, закрыв нижний клапан, заполняют камеру шлюза бетонной смесью и закрывают верхний клапан. Увеличивая давление в камере до уровня давления в скважине, открывают нижний клапан, и бетонная смесь падает в осушенную скважину. Операцию повторяют, постепенно поднимая обсадную трубу и, соответственно, снижая давление сжатого воздуха. В буронабивные сваи диаметром от 0,6 до 2 м устраивают в устойчивых грунтах с помощью специальных установок. Бурение производят через тяжелый кондуктор. После достижения заданной глубины скважины его снимают и устанавливают короткий обсадной патрубок; в него опускают арматурный каркас и с помощью бетонолитной трубы заполняют скважину бетонной смесью. Закончив бетонирование, удаляют обсадной патрубок и формуют голову сваи.
В неустойчивых грунтах бурение ствола скважины ведут теми же установками, но не с обсадными трубами, а под защитой гидростатического давления глинистого раствора плотностью 1,15...1,25т/м,3 которым заполняют скважину до устья (рис. V.7, к, л, м, н, п, р). Циркулирующий в скважине раствор выносит разрушенные бурами грунты и укрепляет ее стенки.
Закончив разбуривание уширения, продолжают подачу в скважину свежего глинистого раствора до полной замены раствора, загрязненного грунтом. Затем уширитель извлекают, опускают в глинистый раствор арматурный каркас и ведут бетонирование методом вертикально перемещающейся трубы (ВПТ), постепенно поднимая ее, но так, чтобы конец трубы всегда находился в бетоне не менее чем на 2 и не более чем на 4 м. Заполнив скважину, формуют оголовок сваи в инвентарной опалубке.
Набивные сваи любого типа нужно бетонировать без перерывов. Если набивные сваи расположены ближе 1,5 м одна от другой, их делают сначала через ось, чтобы не повредить соседней свежей сваи, а вторым проходом установки — пропущенные.
В процессе изготовления набивных свай ведут журналы, в которых записывают все данные о бурении и бетонировании.
Несущую способность набивных свай и буровых опор можно увеличить, расширив площадь их опирания на грунт, что достигается следующими способами:
§ втрамбовыванием в основание жесткой бетонной смеси;
§ камуфлетным взрывом;
§ разбуриванием;
§ устройством корневидного основания.
Уширение пяты трамбованием выполняют с помощью вибропогружателя и штампа, жестко связанных штангой (рис. V.8, а, б). Инвентарную обсадную трубу на 1 м не доводят до дна скважины, заполняют ее нижнюю часть на высоту до 1,5 м жесткой бетонной смесью с осадкой конуса 0...2 см и втрамбовывают ее в грунт. Очередные порции бетонной смеси добавляют до тех пор, пока размер уширения, который приближенно определяют по объему втрамбованной смеси, не достигнет заданного.
Камуфлетным взрывом пяту уширяют, взрывая заряд ВВ под слоем бетонной смеси. В готовую скважину (рис. V.8, в, г) опускают обсадную трубу и устанавливают её так, чтобы нижний конец оказался на 1,2..1,5 м выше дна скважины, т. е. за пределами действия камуфлетного взрыва. На дно скважины опускают заряд взрывчатки расчетной массы и выводят проводники от детонатора к подрывной машинке. Трубу заполняют бетонной смесью (осадка конуса 20...25 см) и производят взрыв. Энергия взрыва уплотняет грунт, создавая сферическую полость в которую немедленно устремляется бетонная смесь из обсадной трубы.
Уширение разбуриванием выполняют специальными приспособлениями. Верхнее уширение разбуривают в готовой скважине расширителем (рис. V.8, д), нижнее — фрезой (рис. V.8, е), увеличивая затем его втрамбовыванием виброштампом жесткой бетонной смеси (рис. V.8, ж).
Корневидное основание устраивают с помощью пакета железобетонных свай длиной до 1,5 м, в котором средняя имеет симметричное острие, а крайние заканчиваются скошенными наружу плоскостями (рис. V.8, к). Пакет опускают в освобожденную от грунта обсадную трубу и с помощью стальной мачты и вибропогружателя забивают в грунт основания. Косые плоскости крайних свай разводят их при этом в разные стороны, что и приводит к значительному увеличению опорной площади буровой опоры (рис. V.8, л).
Для увеличения несущей способности набивных свай в песчаных грунтах, когда уширение пяты нерационально или невозможно, применяют глубинное уплотнение оснований. Изготовленную обычным способом сваю после приобретения бетоном достаточной прочности подвергают вибрированию мощным низкочастотным вибропогружателем, под воздействием которого происходит срыв сваи по боковой поверхности и ее осадка (добивка). В результате основание уплотняется и его несущая способность увеличивается в 1,5—2 раза. Вибротрамбование прекращают по достижении заданного отказа.
Буронабивные опоры глубокого заложения к большой несущей способности наиболее эффективно выполнять с помощью специальных комплексных агрегатов, состоящих из нескольких систем оборудования, предназначенных для бурения различными способами, погружения и извлечения обсадной трубы, удаления пород и бетонирования различными методами.
Отечественная установка такого типа БСО-1 (рис. V.9, а) обеспечивает изготовление опор глубиной 70 м и диаметром 820... 1220 мм при скорости проходки скважин до 6 м/ч.
Установки ЕДФ-55 французской фирмы «Беното» (рис. V. 9, б) позволяют делать буронабивные опоры глубиной до 120 м и диаметром до 2100 мм. Скорость проходки скважин — до 6 м/ч.
Японские установки 20-ТН фирмы «Като» (рис. V.9, в) при скорости проходки грейфером 3...5 м/ч и ротором 18 м/ч обеспечивают получение опор диаметром до 1200 мм, глубиной до 27 м.
Использование таких установок во многих случаях может освободить от применения сложных опор глубокого заложения в виде опускных колодцев или кессонов.
