Обсадные трубы для свай: методы и особенности поэтапного монтажа

Буронабивные сваи с обсадной трубой: технология изготовления

Согласно строительной технологии буронабивные сваи с обсадной трубой можно устанавливать своими руками на почвах с различной характеристикой. Они могут быть любой конструкции и иметь разные размеры. За счет длинных стержней достигается надежное зацепление с грунтом, благодаря чему фундамент из труб получается устойчивым и отлично удерживает конструкции любой тяжести.

Конструкция свай и метод их монтажа

Использование подобных металлических труб практикуют в строительстве нефтяных и водяных скважин для того, чтобы грунт со стен не осыпался внутрь пробуренного отверстия. Для таких же целей применяется обсадная труба для фундамента из свай, плотно входящая в грунт и удерживающая его, тем самым предотвращая обвал. Технология ее монтажа заключается в установке по секциям, зафиксированным друг с другом методом сварки или с применением специальных зажимов. По окончанию всех процедур секции подлежат демонтажу, однако, в некоторых случаях их оставляют в земле, о чем ставят отметку в строительной технической документации.

Устройство погружения обсадных элементов осуществляется гидродомкратами в момент проведения буровых работ по вращательному или ударному методу. Также технология позволяет забивать трубы или устанавливать их при помощи вибропогружения. Ударный способ заключается в заглублении обсадного элемента в грунт после или до забоя до установленного уровня – здесь все зависит от проходных характеристик грунта. Сборка секций или их добавление осуществляется до необходимого количества.

При вращательном способе бурения секция погружается в лидерную скважину, созданную по размеру обсадных элементов, и так процесс повторяется снова до тех пор, пока обсадная труба не погрузится до заданной отметки. После полной установки трубы необходимо очистить полость от остатков грунта при помощи все того же бура. Здесь на помощь придет штанга Келли, которая выступает в роли бура, но с тем лишь отличием, что под нагрузкой ее лопасти расширяются до установленных параметров, тем самым повышая эффективность опережающего бурения лидерных отверстий. В момент ослабления натиска лопасти возвращаются в исходную позицию, совпадающую с внутренним диаметром трубы для буронабивных свай. При подъеме бура шнек отбрасывает грунтовую массу из полости.

Устройство обсадных буронабивных свай

Монтаж и устройство свайного фундамента выполняется прямо на стройплощадке. В принципе, технология установки такой конструкции своими руками достаточно проста: в скважину необходимо опустить трубу, провести армирование и забетонировать. В длину такие конструкции могут составлять до тридцати метров при диаметре до полутора метров, хотя при усовершенствовании технического обеспечения длину можно удвоить, а сечение увеличить до 3,5 м. С такими параметрами несущая способность буронабивных опор будет составлять 500 т.

В большинстве случаев конструкцию заглубляют на 5 – 12 м при ее диаметре 25 – 40 см. Сборка металлических конструкций своими руками осуществляется по следующей схеме:

1. На метр скважину наполняют бетонным раствором;
2. проводится трамбовка раствора;
3. обсадка постепенно приподнимается до того уровня, когда бетон опустится на 35 – 40 см;
4. этот процесс необходимо повторять до полного заполнения стержня растворной массой.

Стенки лидерной скважины для обсадной трубы во время бурения становятся шероховатыми и рыхлыми из-за обвалившегося грунта, поэтому между отверстием и металлической конструкцией образуется просвет, который уплотняют раствором, а бетон, в свою очередь, просачивается в структуру грунта и делает ее более прочной. Такая технология имеет один недостаток, и заключается он в том, что вы не можете контролировать плотность бетонной заливки внутри длинного ствола. Этот минус может привести к размыванию подземными водами не схватившиеся участки смеси, если такие, конечно же, будут.

Скважину под фундамент из труб армируют только в верхней части, при этом арматурный каркас заглубляют в свежий бетон на 1,5 – 2 м. Наряду с обсадной трубой также используют сухой метод, подходящий для устойчивых и плотных грунтов, которые выдерживают нагрузку без разрушения стенок. Каркас устанавливается в скважину своими руками, и затем набивают растворную массу. Если буронабивные скважины утапливаются в слабые водянистые почвы без проведения обсадки, то их стенки нужно усилить глиняной обмазкой, плотность которой должна быть не менее 1,2 г/м3.

Другие типы трубных свай

В предыдущей части статьи мы рассматривали буронабивные сваи, но также существуют и другие их типы. В частном строительстве очень часто используется технология монтажа винтовых стержней в том случае, если планируется возведение легковесных построек. Их преимущество заключается в том, что они подходят для любого грунта, кроме скалистого, хотя и там можно пробурить скважины меньшего сечения. Более того, такой фундамент из труб без труда устанавливается при помощи рычагов вращения своими руками. Он может монтироваться на месте старой основы и снабжаться наголовниками, что является неоспоримым преимуществом, ведь деревянный дом можно приподнять домкратами и установить на новую основу.

Существует технология продления эксплуатационного периода металлических винтовых стержней, для чего их превращают в набивные, а полости заливают бетоном, который обязательно подвергают трамбовке. Такой прием поможет защитить опоры от коррозии. Подробнее о фундаментах на винтовых сваях.

Не менее часто, чем буронабивные, устраивают асбоцементные фундаменты, которые дополнительно снабжаются заглубленным или подвесным ростверком. Их монтируют там, где ландшафт характеризуется пучинистыми грунтами. Здесь технология также предусматривает бетонирование полостей, что придает основе прочности и увеличивает ее эксплуатационный период.

Подытожив изложенный материал можно с уверенностью сказать, что с применением трубобетонных свай за счет регулировки длины стержня удается решить проблему устройства фундамента на склонах, водянистых и оползневых грунтах. Но, несмотря на массу преимуществ, стоит помнить, что буронабивные сваи в процессе монтажа создают вибрацию с высокой амплитудой, поэтому они могут стать причиной повреждения возведенных поблизости строений.

Обсадные трубы для буронабивных свай: технология устройства и преимущества

На чтение 7 мин Просмотров 82 Опубликовано 11.06.2020 Обновлено 21.05.2020

Для бетонирования свай в грунт погружают оболочки с раскрывающимся или съемным башмаком. Обсадные трубы для буронабивных свай оставляют в земле или извлекают по мере наполнения бетонным раствором. Технология не имеет ограничений в зависимости от плотности расположения построек в городе, в таких условиях оболочки заглубляют методом завинчивания.

Определение обсадной трубы

Диаметр буронабивных стержней составляет 0,35 – 1,5 метра, длина достигает 30 метров, такой тип свай используется при высоких нагрузках и при глубоком расположении стабильных слоев почвы.

Технологию применяют в условиях:

• сосредоточенных горизонтальных и вертикальных нагрузок;
• на стройплощадках с непростой инженерной и геодезической обстановкой;
• в случае близко стоящих построек.

Бетонолитные трубы включают несколько секций со специальными стыками для надежного и быстрого соединения. Бетон в воронку загружают из автомобильного миксера или используют подающий электовибробункер с пневмоударным приспособлением. Использованный кокон вынимают из скважины после наполнения бетоном заданного участка по высоте.

Бетон в стволе скважины уплотняют вибратором, который крепят на входящей воронке обсадного корпуса. После полной заливки головку сваи формируют с помощью инвентарного станка и утепляют зимой. Устанавливают наклонные и вертикальные элементы по технологии буронабивных оболочек. Стационарные капсулы погружают дрейтеллером (поворотной платформой), а извлекаемые участки заглубляют и извлекают с применением вибропогружателя.

Разновидности набивки свай

Устраивают сваи по принципу стены в земле. Ствол роют гидравлическим грейфером под защитой бентонитовой смеси. Бетон не расслаивается в бетонолитных коллекторах и не смешивается с грунтовой жидкостью, которая бывает в проходах при бурении. Бетонирование проходит равномерно до низа скважины, при этом шлам выходит на поверхность.

Популярные методы набивки свайных стоек:

• бурение в инвентарной обсадной капсуле;
• ударно-канатное забуривание;
• способ непрерывного полого шнека;
• завинчивание обсадной оболочки;
• вибропогружение полой колонны;
• выемка грунта под защитой глинистой смеси.

Уширение внизу сваи делают взрывным методом. В готовой скважине монтируют обсадную оболочку так, чтобы она не доходила до дна прохода на 1,2 – 1,5 метра. В трубу опускают заряд требуемой массы, и детонатор выводят наверх к подрывному устройству. Взрывают после заполнения скорлупы бетоном, в результате смесь попадает в расширенную нижнюю сферу. Остаток пространства наполняют бетонной смесью до верха.

Устройство буронабивных свай с применением обсадных труб

Инвентарный метод представляет собой применение обсадных капсул, заглубляемых в процессе и вынимаемых после бетонирования.

Различают разновидности установки:

• пневмотрамбованные стержни;
• вибротрамбованные сваи;
• частоттрамбованные стойки.

Пневмотрамбование используют для оснований с высокой отметкой стояния почвенной жидкости. Смесь подается в обсадную капсулу под давлением воздуха небольшими долями. Работа ведется через пневмонагрнетательный шлюзовой отсек с клапанами вверху и внизу для дозированной подачи.

Вибротрамбование применяют в сухих местах. В землю методом вибрации погружают обсадной корпус, который на конце снабжают съемным наконечником из железобетона. Вибропогружатель снимают, а трубу на 0,8 – 1,0 м наполняют раствором и опускают трамбующую штангу. В результате наконечник вдавливается в грунт и получается расширенная пята. Обсадная капсула извлекается после наполнения бетоном.

Частотрамбование использует обсадку с чугунным башмаком внизу. В полости колонны ставят арматурный каркас и погружают ее под ударами молота до нужной отметки. При движении труба уплотняет почвенные слои. Оболочку постепенно поднимают вибрационным методом параллельно с подачей смеси, при этом молот по-прежнему уплотняет бетон, а башмак вдавливается в землю внизу прохода.

Предназначение обсадки в скважинах

Труба сдерживает землю от осыпания внутрь скважины, поэтому правильно выбирают материал стенок. Подбор зависит от диаметра сваи и физико-механических характеристик почвы. Часто материалом служит пластик или металл. Устройство буронабивных свай с применением обсадных труб используется в любых геологических ситуациях, нестабильных почвах.

Обсадку применяют в условиях:

• неожиданного изменения толщины плотных слоев;
• при прорезке массивов насыпей с валунами или остатками бетона, камней внутри;
• в городе.

Оболочки до 10 метров ставят для средней и малой нагрузки (малоэтажное строительство). Не применяют буронабивной метод в вечной мерзлоте, при обнаружении агрессивных почвенных жидкостей или действии на ствол промышленных отходов в земле.

Сваи с набивкой длиной до 50 метров устраивают во влажных землях. Обсадки ставят в неоднородных текучих почвах с вкраплениями супесей и песчаных пластов. Обсадные сваи до 60 метров монтируют с помощью мощного оборудования на любых грунтах. В сейсмических регионах технология обсадки предусматривает металлические оболочки, которые не вынимают после нагрузки бетоном.

Преимущества буронабивной технологии

Основным положительным моментом является соотношение стоимости и надежности свайного основания. Фундамент представляет собой дешевую и ровную опору, выдерживающую до 10 т давления. Обсадные стержни ставят в любом грунте, а продолжительность эксплуатации составляет около века.

Выделяют преимущества буронабивной технологии с установкой обсадных оболочек:

• скорость монтажа;
• круглогодичное строительство с использованием добавок в бетон против замерзания;
• вкручивание свай и наполнение бетоном в плотно застроенном регионе мегаполиса без применения тяжелых агрегатов;
• низкий уровень шума при работе.

При вибрации и завинчивании используют модифицированные технические механизмы, которые компактно транспортируют и удобно размещают в условиях небольшой строительной площадки.

Правила выполнения работ

При установке обсадки и выполнения набивки используют нормативные документы СП 24.13.330, СП 28.13.330, СП 45.13.330, а также руководства отраслевого и ведомственного значения. Для конкретного случая составляют проект производства работ (ППР), типовые карты технологии на процесс.

Сверлильной установкой со шнеком или буром делают проход выбранного сечения и протяженности. Устье скважины обсаживают стальным участком трубы. Уширение внизу выполняют, если это есть в проекте. Проводят документальное освидетельствование скважины после окончания бурения. В ствол ставят арматурную конструкцию для повышения несущей способности. Бетонирование проводят способом перемещающейся оболочки, используют бетонолитные трубы. Они бывают прямого или телескопического вида.

Бетон готовят на месте в бетономешалках или привозят с завода. Смесь постоянно перелопачивают до момента укладки в конструкцию, но не больше 12 часов, иначе уменьшится прочность.

Рекомендации по работе на разных грунтах

Перед установкой обсадки делают скважину в грунте, поэтому качество почвы учитывают при выборе агрегатов и типа буронабивной сваи.

Металлические и пластиковые капсулы ставят в земляных слоях:

• торфяные грунты;
• глинистые почвы, глины;
• пески, супеси;
• суглинки.

В обводненных пластах, неустойчивых, плывучих, просадочных грунтах бетонирование проводится не позже 8 часов после выполнения скважины. В устойчивых категориях земель нормативное время начала бетонирования продлевают до 24 часов.

Если возможность укладки смеси в обозначенные сроки отсутствует, нельзя начинать бурение до появления благоприятных обстоятельств. Сверление начатых проходов останавливают на уровне 2 м до проектной отметки и расширения не выполняют.

Выбор диаметра изделий

Для определения сечения сваи применяют таблицы из ГОСТ 10.060.0-1995 и ГОСТ 19.804.2-1979. В них приводится соотношение диаметра стержня, площади его опоры, расчетной несущей способности. Помимо этого есть сведения об объеме бетона, числе вертикальных арматурных элементов и расходе металлического прута на каркас.

Вначале проводят сбор нагрузок от строящегося объекта, высчитывают фактическое давление на свайный фундамент. После этого рассчитывают требуемую площадь основания стойки. Но по таблицам квадратуру пяты подирают без расчета.

Принимают во внимание тот факт, что фактическая нагрузка с применением необходимых коэффициентов не должна быть больше расчетного сопротивления грунта. Подбирают соответствующее значение в таблице и определяют диаметр сваи. Сложные расчеты проводят инженерные работники, к которым обращается заказчик для нахождения параметров фундамента.

Глава 6 — Кожухи и футеровки

6.1.2.2 Продвинутая обсадная колонна перед выемкой грунта

Подрядчик может выбрать продвижение обсадной колонны перед выемкой грунта в тех случаях, когда скважина не будет открываться в течение коротких периодов времени или когда методы бурения суспензией считаются менее привлекательными с точки зрения затрат или производительности. Есть два основных метода, используемых для продвижения обсадной колонны перед выемкой грунта. Подрядчик может заблаговременно забить обсадную колонну с помощью вибромолота или осциллятора / вращателя.

6.1.2.2.1 Корпус с виброприводом

В случае забивной обсадной колонны почти всегда используется вибромолот для временной обсадной колонны; ударный молот может использоваться для установки постоянной обсадной колонны, но временная обсадная колонна потребует вибромолота для извлечения, поскольку обсадную колонну, установленную с помощью ударного молотка, может быть невозможно удалить. В принципе, струйная очистка может использоваться как вспомогательное средство при установке, но струйная очистка вокруг обсадной колонны не рекомендуется во время экстракции из-за потенциальной возможности струйной воды отрицательно влиять на жидкий бетон.

При планировании строительства бурильных стволов в перегруженных районах следует учитывать, что использование вибрационной установки обсадных труб может вызвать значительные колебания, которые могут повлиять на близлежащие конструкции, или вызвать оседание в рыхлых песках (что может повлиять на соседние конструкции). На ослабление вибраций по мере удаления от источника влияют размер молота и обсадной колонны, рабочая частота молота, свойства почвы и породы, локализованная стратиграфия, грунтовые воды и другие факторы, которые, вероятно, зависят от конкретной площадки.В большинстве случаев вибрации от установки обсадной колонны чрезвычайно малы на расстоянии от 50 до 70 футов от источника. В случаях, когда поблизости могут находиться чувствительные конструкции, в план установки следует включить программу мониторинга вибрации. Мониторинг вибрации может помочь избежать потенциальных повреждений, а также может предоставить документацию для защиты от судебных исков или претензий о повреждении, вызванном вибрационной установкой обсадной колонны. Мониторинг во время строительства оборудования и установок испытательной шахты может обеспечить ценные измерения вибраций на различных радиальных расстояниях от источника перед перемещением работы на производственные участки.Полезный справочник по этой теме — «Строительные колебания» (Даудинг, 2000).

Установка обсадной колонны с использованием вибромолота наиболее эффективна в песчаных грунтовых отложениях, а также для проникновения через песчаные почвы в толщу глины или мергеля ниже. Молоток прижимается к верхней части обсадной колонны (Рисунок 6-8), которая часто укрепляется на конце с дополнительной толщиной, чтобы помочь противостоять передаваемым силам. Вибрация обсадной колонны часто вызывает временное разжижение тонкой зоны грунта, непосредственно примыкающей к стенке обсадной колонны, так что проникновение достигается только за счет веса обсадной колонны и молота.Этот метод особенно эффективен на песчаных почвах с неглубокими грунтовыми водами. Проникновение нижележащего твердого слоя, такого как твердые породы, может быть затруднено или невозможно с обсадной колонной с виброуправлением. Попытки скрутить обсадную колонну с буровой установкой для посадки в породу, вероятно, будут неэффективными из-за бокового сопротивления грунта обсадной колонне после устранения вибрации.

Как правило, вибромолот используется для погружения временной обсадной колонны в грунт по всей длине перед выемкой грунта внутри обсадной колонны.Однако для облегчения проходки через особенно плотный грунт обсадная колонна может быть установлена ​​путем чередующейся последовательности забивки обсадной колонны и бурения для удаления грунтовой пробки внутри обсадной колонны. В этом случае, как правило, необходимо устанавливать кожух секциями, при этом секции соединяются сваркой.

Снятие корпуса с помощью вибромолота должно выполняться, пока бетон еще жидкий. Во время извлечения молоток прикрепляется и приводится в действие, а затем обычно используется для опускания обсадной колонны на несколько дюймов вниз с использованием веса обсадной колонны и молотка, чтобы освободить обсадную трубу от почвы.

Когда обсадная труба перемещается, кран тянет обсадную трубу вверх, чтобы снять ее и оставить заполненное жидким бетоном отверстие.

6.1.2.2.2 Метод осциллятора / вращателя

Установка временной обсадной трубы перед выемкой грунта может быть выполнена буровым станком с использованием специальной обсадной трубы и инструментов, показанных ранее на рисунках 6-3 и 6-4. Общее описание машин, используемых для изготовления осциллятора / вращателя, было дано в главе 5.Осциллятор или вращатель зажимается на обсадной колонне с помощью мощных гидравлических губок и использует гидравлические поршни, чтобы закручивать обсадную колонну и толкать ее вниз, реагируя на большую буровую установку или временную раму. Таким образом, обсадная колонна используется так же, как и инструмент для бурения керна для продвижения в почву или скалу. Чтобы продвинуть обсадную колонну и преодолеть сопротивление скручиванию со стороны почвы, необходимо, чтобы режущие зубья обсадной колонны были немного больше внешнего размера обсадной колонны.Нижняя часть обсадной колонны оснащена режущим башмаком для обеспечения проникновения (Рисунок 6-9) путем вырезания отверстия небольшого размера и снятия напряжения со сторон обсадной колонны. Грунт внутри обсадной колонны выкапывается одновременно с установкой обсадной колонны для снятия сопротивления этой части почвы.

Установка временной обсадной трубы перед выемкой грунта может быть выполнена буровым станком с использованием специальной обсадной трубы и инструментов, показанных ранее на рисунках 6-3 и 6-4.Общее описание машин, используемых для изготовления осциллятора / вращателя, было приведено в главе 5. Осциллятор или вращатель зажимается на кожухе с помощью мощных гидравлических губок и использует гидравлические поршни для закручивания кожуха и толкания его вниз, реагируя на большие сверлильный станок или временный каркас. Таким образом, обсадная колонна используется так же, как и инструмент для бурения керна для продвижения в почву или скалу. Чтобы продвинуть обсадную колонну и преодолеть сопротивление скручиванию со стороны почвы, необходимо, чтобы режущие зубья обсадной колонны были немного больше внешнего размера обсадной колонны.Нижняя часть обсадной колонны оснащена режущим башмаком для обеспечения проникновения (Рисунок 6-9) путем вырезания отверстия небольшого размера и снятия напряжения со сторон обсадной колонны. Грунт внутри обсадной колонны выкапывается одновременно с установкой обсадной колонны для снятия сопротивления этой части почвы.

Во время установки обсадной трубы важно, чтобы грунтовая пробка оставалась внутри обсадной трубы (обычно толщиной около одного диаметра вала), чтобы дно котлована не стало нестабильным во время установки.В водоносных почвах также необходимо поддерживать напор воды внутри обсадной колонны, чтобы не возникало вспучивания на дне. Можно использовать жидкий навоз внутри обсадной колонны для поддержания стабильности, но необходимость в жидком навозе обычно устраняется за счет использования грунтовой пробки. Во время установки необходимо поддерживать устойчивость, так как вспучивание грунта в обсадной колонне может вызвать разрыхление грунта вокруг выработки, что отрицательно скажется на боковом сдвиге и возможном оседании ствола.

По завершении выемки грунтовая пробка может быть удалена до основания обсадной колонны (или ниже), если обсадная труба продлена в породу или устойчивый пласт или если для поддержания устойчивости используется насадка для гидросмеси.Если отверстие заканчивается в водоносном грунте, где для устойчивости имеется только напор воды, может потребоваться, чтобы обсадная труба проходила ниже основания окончательной выемки, чтобы избежать нестабильности в основании. Однако эта процедура может привести к образованию кольцевой зоны разрыхленного грунта в основании выработки пробуренного ствола.

Более толстый кожух (обычно от 2 до 2,5 дюймов), используемый при этом методе строительства, следует учитывать при выборе крышки и распорок на арматурном каркасе.Если одностенная труба используется с соединениями обсадной колонны, как показано на Рисунке 6-4, соединения будут выступать внутрь обсадной колонны, поскольку соединение обычно толще, чем труба. В таком случае арматурный каркас необходимо будет изготовить и аккуратно разместить так, чтобы ничто не висело на стыках обсадной колонны во время установки каркаса и / или извлечения обсадной трубы во время укладки бетона.

Чтобы избежать потенциальной деформации арматуры при кручении, обсадная труба обычно раскачивается вперед и назад во время извлечения, даже если во время установки использовалось непрерывное вращение.Обсадная труба обычно извлекается одновременно с закладкой бетона в котлован, и бетонная головка над концом обсадной трубы должна поддерживаться таким образом, чтобы к отверстию создавалось положительное давление бетона. Если внешнее давление грунтовых вод присутствует, напор бетона и воды внутри обсадной колонны должен превышать внешнее давление воды, чтобы предотвратить попадание воды и загрязнение бетона. Также важно, чтобы бетон оставался текучим, чтобы колебания обсадной колонны не передавали скручивающие силы в арматурный каркас и не вызывали деформации.

6.1.4 Снятие обсадной колонны после бетонирования

В просверленных стволах, устанавливаемых в водоеме, обычно используется постоянная обсадная колонна, которая служит формой до схватывания бетона, а затем остается на месте. Часто требуется удалить части прочной оболочки, которая обнажается над поверхностью земли или над поверхностью воды после завершения установки пробуренной шахты и после того, как бетон достигнет достаточной прочности.В таких случаях, как правило, необходимо удалить только короткую секцию обсадной колонны. Удаление обычно выполняется путем резки стали на секции с помощью горелки, стараясь не повредить нижележащую бетонную поверхность и отделяя отдельные секции от поверхности бетона. Однако временные кожухи иногда использовались для таких применений, включая различные типы съемных форм, прикрепленных к верхней части постоянного кожуха. Поступали многочисленные сообщения о трудностях с использованием временной обсадной трубы над водой.

Пример съемного кожуха показан на Рисунке 6-12; эта фотография сделана с моста Фуллера Уоррена I-95 через реку Сент-Джонс в Джексонвилле, Флорида. Для этого проекта съемный кожух был изготовлен с разъемным швом, который простирался по всей длине кожуха и был соединен механическим штифтом, который удерживал соединение закрытым во время установки кожуха и укладки бетона, а также расширял соединение, чтобы облегчить удаление опалубка после того, как бетон достиг необходимой прочности.В стык поместили резиновую прокладку, чтобы сделать стык водонепроницаемым. В этом примере обсадные трубы диаметром 72 дюйма продвигались с помощью вибромолота через мягкие отложения речного дна либо к жесткому слою илистой глины, либо к известняку. После схватывания бетона просверленного вала механизм штифта был поднят, чтобы расширить соединение, в результате чего внутренний диаметр обсадной колонны был немного больше диаметра просверленного вала и позволил снять обсадную трубу с просверленного вала.Подрядчик выбрал этот метод, чтобы позволить повторно использовать обсадные трубы для ряда морских фундаментов и тем самым снизить стоимость стальных обсадных труб. Однако использование съемного кожуха для этого проекта создало несколько проблем, которые часто встречаются при использовании этого типа решений:

1. После первоначального использования обсадной трубы соединение, как правило, не было водонепроницаемым, несмотря на очистку и ремонт соединения,
2. Подрядчику было трудно открыть разъемное соединение, возможно, из-за засорения механизма бетоном,
3. После открытия стыка подрядчику было трудно снять обсадную колонну с пробуренного вала даже с помощью вибромолота.
4. Когда обсадная колонна была снята, водолазный осмотр выявил поверхностные дефекты на пробуренном стволе, в том числе вымывание цемента вдоль частей пробуренного ствола, которые прилегали к разъемному соединению, многочисленные сколы и полости для стравливания воды вокруг остальной части пробуренного ствола и стальная арматура, подвергаемая локальному воздействию, и
5. Для исправления обнаруженных дефектов потребовалось провести дорогостоящие подводные ремонтные работы.

Как показывает история данного проекта, использование съемной обсадной трубы может создать риск структурных дефектов для пробуренных валов. Кроме того, осмотр готовых пробуренных стволов и ремонт любых выявленных дефектов затруднен, так как эти работы должны выполняться под водой, иногда работая в сложных условиях ограниченной видимости и быстрых течений. Соответственно, следует избегать использования съемных обсадных труб на морских фундаментах.

Сваи сплошной обсадной колонны — uafat

Оценка забивки сваи обсадной колонны

Испытание и контроль соединения корпуса проводника большого диаметра во время установки ударным молотком и оценка его рабочих характеристик

Stress Engineering Services, Inc.недавно были проведены полевые испытания для оценки характеристик соединителя обсадной трубы большого диаметра во время имитации забивки сваи. Данные высокоскоростного тензодатчика и акселерометра, расширенные измерения деформации и испытания герметичности комбинированной нагрузки были использованы для оценки общих характеристик соединителя после забивки сваи.

Фон

Во время буровых работ первым отрезком трубы, устанавливаемым в землю, обычно является кожух проводника.Эта секция колодца может быть установлена ​​на глубине примерно 150 футов. Кожух проводника может быть спущен в предварительно просверленные отверстия, обработан водоструйной очисткой или вставлен в землю с помощью молотка или забивки. Удары могут быть особенно опасны для резьбовых соединителей, поскольку герметичность соединения может быть нарушена из-за высокой энергии удара, передаваемой ударами молотка.

по «Процедурам испытания соединений обсадных труб и насосно-компрессорных труб» требует, чтобы целостность соединения не была нарушена ударными нагрузками, и рекомендует подтвердить целостность соединителя с помощью полномасштабных испытаний.Несмотря на то, что даны некоторые общие рекомендации по тестированию, они недостаточно конкретны для разработки полной программы тестирования. Компания Stress Engineering в тесном сотрудничестве с одним клиентом разработала строгую программу испытаний, которая имитировала бы реальные условия установки в полевых условиях, при этом собирая как можно больше информации экономичным и эффективным способом.

В программе испытаний использовалась существующая «отказавшаяся» свая, которая простиралась более чем на 400 футов вглубь земли. Свая — это отрезок трубы, вбитый в землю, и считается «отказавшимся» или «при отказе», если 250 ударов молотком сдвигают сваю в землю менее чем на 12 дюймов.Использование отказавшейся сваи во время испытаний было важным, поскольку она наиболее точно представляла самые тяжелые условия, в которых может находиться соединитель во время установки. Молоток, установленный на испытательном образце, показан на рисунке 1.

Рисунок 1: Гидравлический молот на верхней части испытательного образца обсадной колонны

Сваебойные молоты обычно работают, поднимая тяжелый груз (называемый плунжером), а затем используя силу тяжести или сжатую жидкость, забивают участок трубы в землю. Когда труба забивается ударами молотка, удар молота создает сжимающую ударную волну, которая распространяется по длине сваи примерно со скоростью звука в стали.После того, как волна напряжения достигает дна, инерционный эффект заставляет волну напряжения отражаться и перемещаться обратно по трубе в виде волны растяжения. Эти высокоскоростные переменные волны растяжения и сжатия могут серьезно повредить резьбовое соединение, поэтому было важно зафиксировать это явление с помощью испытаний.

При движении сваи большая часть энергии ударной волны поглощается землей. При отказе трубы не происходит значительного движения, и, следовательно, результирующая энергия, передаваемая через соединения, выше, чем в любое другое время в процессе установки с ударным молотком.Из-за этих сложных условий высокоэнергетической нагрузки и необходимости в соединениях для герметизации от скважинных флюидов без утечки, полномасштабные испытания важны для демонстрации производительности и надежности соединения после удара молотком.

Во время установки кондуктивной сваи первое соединение, помещенное в землю, будет испытывать наименьшее количество энергии удара, но наибольшее количество ударов молотка. Напротив, последнее соединение в свае подвергнется наименьшему количеству ударов, но при наивысшем уровне энергии удара.Компания Stress Engineering разработала план тестирования, который систематически увеличивал количество энергии и количество ударов, чтобы можно было анализировать соединение после каждого шага увеличения и учитывать оба сценария нагрузки. В конце программы испытаний образец должен был подвергнуться большему, чем обычно, количеству ударов молотком с более высоким, чем обычно, уровнем энергии, после чего его оценивали на характеристики с точки зрения склонности к истиранию и герметичности. .

Испытательная установка и оборудование

В качестве испытательного образца использовался резьбовой соединитель проводника, приваренный к участку трубы с наружным диаметром 30 дюймов и диаметром трубы 1 дюйм.Для имитации реальных ударов молота для испытаний использовался промышленный гидравлический молот IHC Hydrohammer® S-150. Этот молот может передавать свае максимальную энергию до 150 кДж (111 фут · кип). Основное применение этой модели молота — забивание стальных свай и обсадных труб на суше, море и под водой. Типичная установка на месте трубы с внешним диаметром 30 дюймов и 1 дюйм WT потребует использования молотка размера S-90 (90 кДж). Однако для этой программы была выбрана более крупная модель S-150 (емкость 150 кДж), поскольку ее энергия могла быть уменьшена для имитации работы S-90, а также использована для применения экстремальных уровней энергии к тестовым образцам, которые были бы выше, чем обычно. .

Скорость ударника системы молота, ход поршня, количество ударов в минуту и ​​энергия удара были записаны во время испытаний.

Для количественной оценки энергии, передаваемой испытуемому образцу во время удара, на соединение и корпус трубы были установлены двухосные и трехосные тензодатчики. На каждый образец было установлено более 30 тензометрических розеток для контроля напряжений и деформаций в соединителе и корпусе трубы. Записанные данные о деформации использовались для определения максимального эквивалентного напряжения по Мизесу (VME), приложенного к образцам во время удара молотком, для отслеживания чрезмерных напряжений.

Рисунок 2: Соединение для испытательного образца, показывающее тензодатчики, защищенные от окружающей среды

Фотография типичных тензодатчиков, прикрепленных к испытуемому образцу, показана на рисунке 2. Акселерометры также были установлены на соединении для измерения перегрузок, передаваемых через соединение во время ударов молотком. Контрольно-измерительные приборы и преобразователи были защищены от суровых внешних условий окружающей среды.

Чтобы лучше регистрировать измерения пиковой деформации и ускорения во время этих столкновений, передовая система сбора данных Stress Engineering использовалась для сканирования всех электронных датчиков со скоростью 10 240 выборок в секунду.Было обработано и проанализировано более 150 000 000 точек данных. График, показывающий импульсы деформации и колебания трубы от типичной последовательности ударов молотком, показан на Рисунке 3.

Испытательный образец подвергался визуальному и геометрическому контролю на протяжении всего испытания, так как количество ударов и энергия удара были увеличены, чтобы контролировать накопление повреждений соединителя, которые могут ухудшить его герметичность. Для измерения изменений размеров использовалась рука координатно-измерительной машины (КИМ).Плечо позволяло проводить трехмерные измерения разъема с погрешностью менее 0,03 мм. Измерения КИМ были наложены на производственную 3D-модель для количественной оценки деформации от ударов молота.

Оценка производительности

Характеристики соединителя образца оценивались множеством способов: Характеристики соединителя образца оценивались множеством способов:

1. Визуальный контроль сварных швов, резьбы и критических компонентов уплотнения соединения
2. Характеристики свинчивания и разъединения
3. Измерения геометрической деформации вне стандартных производственных допусков
4. Испытания на водонепроницаемость по API 5C5 с нагрузками до 100% от напряжения VME тела трубы
5. Магнитопорошковый контроль сварных швов, резьбы и критических компонентов уплотнения соединения
6. Мелкомасштабные купонные механические испытания для определения свойств материала после ударной обработки

После того, как все испытания были завершены, одна сторона соединения была подвергнута более 3000 ударам с различными уровнями энергии, из которых 750 ударов при максимальной номинальной энергии (100% энергия = 150 кДж) молотка увеличенного размера.По другой стороне испытуемого образца было нанесено 2000 ударов с различной энергией, из них 500 ударов при 150 кДж.

Основным критерием оценки была способность соединения пройти испытания на герметичность после имитации процесса установки молотка. Полномасштабная испытательная лаборатория OCTG компании Stress Engineering смогла завершить это испытание с использованием большой силовой рамы, которая способна применять силу растяжения или сжатия 6 миллионов фунтов, изгиб 1 миллион футов на фунт и внутреннее давление воды до 60 000 фунтов на квадратный дюйм. в различных комбинациях.

Рис. 3. Исходные данные тензодатчика корпуса трубы, показывающие пиковые ударные деформации и затухающие колебания

Соединение было выполнено и разорвано несколько раз до, во время и после удара молотком, чтобы оценить характеристики соединения в результате ударных ударов. Фотография испытаний свинчивания и разъединения показана на рис. 4. По результатам измерений плеча КИМ, соединитель не показал пластической деформации после удара молотком, превышающей стандартные производственные допуски.Соединитель можно было собрать и разорвать с типичными откликами, на нем не было обнаружено зародышей поверхностных трещин, видимых через MPI, и он прошел испытание на водонепроницаемость API 5C5 с изгибом до 100% напряжения VME.

Рис. 4: Испытания соединений на свинчивание и разрыв, проведенные до и после ударных испытаний

Stress Engineering Services решила многочисленные проблемы, связанные с дизайном тестирования, внедрением и сокращением данных. Команда смогла использовать свои обширные знания о системах и оборудовании для тестирования, чтобы разработать и реализовать многогранную полномасштабную программу испытаний, которая всесторонне оценила характеристики соединителя и принесла ценные результаты как заказчику, так и отрасли.

** Эта статья опубликована в выпуске Stress Talk за 2017 год **

Буронабивные сваи — Designing Buildings Wiki

Буронабивные сваи , также известные как сменные сваи, представляют собой широко используемую форму фундамента здания, которая обеспечивает поддержку конструкций, передавая их нагрузку на слои почвы или породы, которые обладают достаточной несущей способностью и подходящими характеристиками осадки.

Буронабивные сваи — это сваи, в которых при удалении грунта образуется отверстие для железобетонной сваи, которая заливается на месте.Грунт заменяется сваей, отсюда и «сменные» сваи, в отличие от свай-вытеснителей, когда грунт вытесняется забиванием или завинчиванием сваи.

Буронабивные сваи используются в основном в связных грунтах для образования фрикционных свай и при формировании свайных фундаментов вблизи существующих зданий. Они популярны в городских районах, поскольку там минимальная вибрация, где высота над головой ограничена, где нет риска вспучивания, а также при необходимости варьировать длину свай.

[править] Установка

Буронабивные сваи бурятся с использованием ковшей и / или шнеков, приводимых в движение ударным бурением (вибромолоты) или вращательным бурением (скручивание на месте).

В нестабильных пластах грунта использование бентонитовой жидкости способствует стабилизации ствола, особенно в более глубоких сваях большого диаметра, и позволяет устанавливать сильно армирующие стальные сепараторы. Это называется растачиванием заподлицо (подробнее см. Ниже).

Если бурение и заливка производятся одновременно, сваи известны как сваи с непрерывным шнеком (CFA).

Сваи называются сваями большого диаметра, если они имеют диаметр 600 мм и более. Сваи небольшого диаметра менее 600 мм иногда помещают группами под общую шапку сваи для приема тяжелых грузов.

Несущая способность свай большого диаметра может быть увеличена за счет недоравертывания вала в основании. Это достигается с помощью расширяющегося режущего инструмента, который вырезает основу конической формы, диаметр которой в три раза превышает диаметр главного вала.

Форма опоры сваи или ствола скважины влияет на формирование сваи. Буронабивные сваи могут быть опорными или безопорными.

При укладке свай в устойчивый грунт можно просверлить и уложить бетон без предварительной облицовки отверстия. Однако необходимо принять меры предосторожности, облицовав первый метр ямы, чтобы предотвратить попадание поверхностного грунта в яму.

Есть две категории поддерживаемых свай в зависимости от используемой обсадной трубы или футеровки.

[править] Оболочка неразъемная

Скважина может быть сформирована ударным методом, который предполагает использование тяжелого режущего инструмента на небольшом треноге, который сбрасывается из поднятого положения с помощью лебедки, чтобы вырезать цилиндр из земли.Операция повторяется до тех пор, пока отверстие не будет заглублено на требуемую глубину. В процессе резки в отверстие вставляется тонкая секционная облицовка, чтобы предотвратить его обрушение. В качестве альтернативы ствол скважины может быть сформирован роторным способом, при котором роторный бур работает внутри обсадной колонны или футеровки.

[править] Кожух временный

Обычно ствол скважины поддерживается стальной футеровкой с резьбовым соединением, которую удаляют либо во время, либо после укладки бетона.Трубку можно приподнять с помощью лебедки или домкратом.

При бурении заподлицо используется жидкость, такая как бентонит, для вымывания материала из отверстия, которое было ослаблено бурением. Жидкость можно заливать сверху (обратная промывка) или прокачивать через буровую штангу (прямая промывка). Пробуренная скважина закрывается временным стальным кожухом для предотвращения обрушения рыхлого поверхностного грунта. По мере бурения в отверстие непрерывно подается бентонит.

На необходимую глубину опускают арматуру через бентонит и заливают бетон.Бентонит вытесняется бетоном и снова выкачивается из отверстия. Когда бетон достигает верхнего уровня отверстия, временная обсадная колонна снимается.

микросвай | Keller North America

Микросваи, также известные как мини-сваи, шпильки, игольчатые сваи и корневые сваи, представляют собой элемент глубокого фундамента, построенный с использованием высокопрочных стальных обсадных труб малого диаметра и / или стержней с резьбой.

Процесс

Оболочка микросваи обычно имеет диаметр от 3 до 10 дюймов.Обычно обсадную колонну продвигают на проектную глубину с помощью метода бурения. Арматурная сталь, обычно стержень с полной резьбой, вставляется в кожух микросваи. Затем в обсадную колонну закачивают высокопрочный цементный раствор. Кожух может проходить на всю глубину или заканчиваться над зоной соединения с арматурным стержнем, проходящим на всю глубину.

Этот метод использовался для поддержки большинства типов конструкций. Буровые установки Keller для микробурных бурений допускают установку в помещениях с ограниченным доступом и малой высотой потолка, что позволяет модернизировать оборудование с минимальным нарушением нормальной работы.

Keller может комбинировать нашу технологию микросваи с одним или несколькими другими нашими методами модификации грунта для экономичного и эффективного удовлетворения уникальных или сложных требований проекта. Линии микросвай, натянутых на деревянную обшивку, могут быть идеальными там, где требуются стены для выемки грунта с низкой высотой и в других ограниченных пространствах. Последующая заливка цементным раствором в пределах длины связки может увеличить силы трения с окружающими грунтами и добиться большей прочности. Микросваи могут служить для «сшивания» грунта в пределах прогнозируемых зон сдвига для повышения устойчивости массы.В сжижаемых профилях микросваи могут передавать нагрузки на компетентные несущие пласты в соответствии с требованиями сейсмического проектирования.

Преимущества

Сопротивление сжимающим, подъемным / растягивающим и поперечным нагрузкам

Обширный парк станков и оснастки для сложных подземных условий и ограниченного доступа

Можно избежать перенаправления служебных программ

Снимает проблемы, связанные с обеспечением качества, связанные с забиванием свай в слабых грунтах

Можно комбинировать с другими методами для экономичного и эффективного удовлетворения уникальных или сложных требований проекта

Гарантия качества

Готовая микросвая (минисвая) выдерживает сжатие, подъем / растяжение и поперечные нагрузки и обычно проходит испытания под нагрузкой в ​​соответствии с ASTM D 1143 (сжатие), ASTM D 3689 (подъем / растяжение) и ASTM D 3966 (поперечное).Емкость варьируется в зависимости от размера микросваи и подповерхностного профиля. Достигнута допустимая сжимающая способность микросваи более 500 тонн.

Буронабивные сваи, устанавливаемые вибрационным способом

Буронабивные сваи, устанавливаемые вибрационным забиванием обсадных труб

Вибрационный метод установки буронабивной сваи более эффективен по сравнению с другими методами проходки элементов с относительно небольшой площадью поперечного сечения. Принцип действия вибропогружателя основан на резком падении коэффициента трения между грунтом и поверхностью затопленного (извлеченного) элемента под действием возникающих колебаний.Поэтому вибрационный метод чаще всего используется для забивки металлических шпунтовых свай, обсадных труб и трубчатых свай, а также для буровых работ.

Работа вибропривода основана на резком падении коэффициента трения между грунтом и поверхностью погружаемого (извлекаемого) элемента под действием возникающих колебаний.

Для устройства буронабивных свай обсадная труба с утраченным концом плоской или конусообразной формы (рисунок 1) погружается в грунт за счет вибрационного воздействия, создаваемого виброприводом, жестко закрепленным в верхней части обсадной колонны.После проходки в опалубку вставляется арматурный каркас и перекачивается бетонная смесь; при подъеме трубы под давлением бетона потерянный наконечник отделяется от трубы, и образовавшаяся с помощью этой технологии можно сооружать буронабивные сваи диаметром от 273 мм до 2000 мм, глубиной до 25 м.

Рисунок 1 — Утерянный наконечник сваи

Последовательность строительства буронабивных свай

После того, как буровая установка установлена ​​в месте образования сваи и утраченный наконечник устанавливается на обсадную колонну с прокладкой гидроизоляционного слоя, выполняются следующие шаги (рисунок 3):

Рисунок 1 — Технологическая последовательность работ

1. Проникновение до проектного уровня за счет вибропогружения обсадной колонны;
2. Визуальная проверка тела трубы на отсутствие грунтовых вод и установка арматурного каркаса в обсадную трубу перед заливкой бетоном;
3. Заполнение корпуса бетоном через верхнюю кромку корпуса с помощью ковша или бетононасоса (при необходимости используются тремовые трубы).При извлечении обсадной колонны потерянный конец сваи отрывается от трубы под давлением бетона. При извлечении обсадной колонны вибрацией бетонная смесь внутри ствола скважины уплотняется;
4. Формирование шапки сваи. Перемещение буровой установки к следующей точке установки сваи.

При погружении обсадной колонны с вибрацией необходимо непрерывно контролировать ее вертикальное положение. Извлечение кожуха производится в режиме вибрации, а скорость подъема ограничивается только грузоподъемностью поглотителя.

Область эффективного применения буронабивных свай

Эффект вибрационного воздействия в грунтах объясняется резким изменением механических свойств грунта под действием вибраций в зоне, прилегающей к погружаемой или взятой буронабивной свае.

При вибропогружении происходит герметизация грунта за счет его замены по сторонам в объеме сваи, что в результате приводит к повышению несущей способности буронабивной сваи. Зона выноса почвенных частиц при вибропогружении в локальных влажных грунтах составляет 2,5 — 5 радиусов буронабивной сваи, а в водонасыщенных — 4 — 5 радиусов.

При погружении свай в водонасыщенный песок, вследствие воздействия вибрации в зоне, окружающей погружаемую сваю, происходит разжижение песка и резкое падение сил сопротивления погружению, которые при прекращении вибрации практически полностью восстанавливаются. В то же время в малоувлажненных грунтах сопротивление при вибропогружении сваи изменяется незначительно, что может вызвать трудности с забивкой.

Разжижение глинистых почв обусловлено тиксотропными свойствами глин.Зона проявления тиксотропии при вибробурении глинистых грунтов небольшая, мощность не превышает нескольких миллиметров. Устойчивость глин к сдвигу падает с увеличением частоты и амплитуды колебаний, но в меньшей степени, чем у песков. Установка буронабивных свай с применением вибрации наиболее эффективна на песчаных грунтах со степенью влажности 0,5

Оборудование

При вибрационном погружении элементов в грунт посредством введения дополнительных знакопеременных сил и моментов можно существенно снизить постоянную составляющую силы, необходимую для эффективного погружения, что дает возможность с помощью вибрационных машин сравнительно небольшой вес для погружения элементов в грунт, сопротивление воздействию которого во много раз превосходит силу тяжести колебательной системы. При вибрационном погружении или извлечении, когда динамическое воздействие на сваю осуществляется жестко подключенным к ней виброактиватором, эффективность процесса определяется главным образом приложением к свае значительных периодических сил, которые вместе с постоянными силами (сила тяжести системы, безынерционное прессование, усилие извлечения) обеспечивают перемещение сваи в грунт.

Для устройства буронабивных свай вибрационным методом компания Delta Drilling использует установки следующих марок:

— BAUER RTG RG16T с безрезонансным вибратором MR 105V
— BAUER RTG RG19T с безрезонансным вибратором MR 125V (рис.1)
— BAUER RTG RG21T с безрезонансным вибратором MR 150V
— ABI 12/14 с VRZ 700GL вибратор
— ABI 12/15 с вибратором MRZV 600
— ABI 14 / 17L с вибратором MRZV 925 / 18VS
— ABI 10000 с вибратором VRZ 400

Вибраторы с частотой колебаний на 40-50 Гц, превышающей собственную частоту колебаний зданий и сооружений, позволяют успешно работать в стесненных зданиях вблизи зданий и сооружений, поскольку обеспечивают безрезонансные режимы поведения, низкую частоту вибрации в окружающая среда и подавленный шум.

Рисунок 1 — Буровая установка BAUER RTG RG19T с вибратором MR 125V

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 соотношение масс погружаемого элемента и ударной части вибромолота должен приблизиться к агрегату. Применение вибромолотов с массой ударной части более 3-5 т ограничивается долговечностью шестерни, которая резко снижается с увеличением массы

Преимущества:

— высокая скорость выполнения работы;
— рентабельность;
— отвал грунта отсутствует;
— возможность выполнения работ в плотной городской застройке при использовании безрезонансных вибропогружателей

Прочная свая обсадных труб из нержавеющей стали для промышленности

Получите доступ к прочной свае обсадных труб из нержавеющей стали на Alibaba.com для точного удовлетворения ваших строительных и промышленных требований. Эти прочные, нержавеющие и оцинкованные обсадные трубы идеально подходят для всех типов тяжелых условий эксплуатации и отличаются повышенной устойчивостью и долговечностью. Сваи обсадной колонны на площадке не только прочные, но и построены с импровизацией модернизированных технологий, которые помогают этим продуктам заложить прочный фундамент для нескольких проектов в сфере недвижимости.

Эти жесткие и структурные обсадные сваи импортируются из лучших мастерских в нескольких странах и оснащены множеством преимуществ и передовыми технологиями строительства.Обсадная свая , которую вы можете найти на объекте, обычно строится с использованием технологии горячего погружения для предотвращения ржавления и ослабления элементов конструкции. Сваи обсадных труб , обеспечивающие качество бесшовной сварки, отожжены с азотной защитой и отполированы с высочайшим профессионализмом. Эти изделия изготовлены из прочных материалов, таких как углеродистая сталь, нержавеющая сталь, оцинкованное железо с обработанной поверхностью и многие другие, чтобы обеспечить стабильное обслуживание в течение длительного времени.

На Алибабе.com, вы можете получить в свои руки одну из самых замечательных обсадных свай , которые бывают разных видов, размеров, классов качества материала и областей применения. Эти сплошные конструкционные обсадные сваи используются для гибки, разматывания, пробивки, резки, каркасного строительства, использования в автомобилестроении и многого другого. Вы можете выбрать из индивидуальной обсадной колонны различной толщины, длины и диаметра.