Свайные работы

В статье приводятся виды свайных работ в угольных, рудных и не рудных шахтах для создания противофильтрационных завес. Выделяются технологии создания свайных завес, определяются виды свай и требования к их устройству. Приводятся требования отечественных стандартов при конструкции свайных завес, состоящих из буронабивных свай.
Ключевые слова: свайные работы; свайные завесы; противофильтрационные завесы; конструкции свай; сваи; буронабивные сваи.
В настоящее время особый интерес для защиты от подземных вод горных выработок, а также горных выработок, которые выработали ресурс и уже и не используются (штольни, штреки и камеры) получили противофильтрационные завесы.
В Своде правил СП.250.1325800.2016 «Здания и сооружения. Защита от подземных вод» для постоянной защиты подземных выработок рекомендуется создавать противофильтрационные завесы от подземных вод. Противофильтрационные завесы устраиваются свайными завесами, материалом которых может служить бетон, глиноцементный раствор, заглинизированный грунт, глинистая паста, комовая глина.
Противофильтрационные завесы, как правило, должны полностью прорезать водоносные породы и заглубляться в водоупорные породы на глубину, определяемую характером контактной зоны, то есть состоянием водоупорных слоев и действующим напором на завесу. Свайные завесы выполняются из свай диаметром 0,5-1,5 м. Расстояние между центрами пересекающихся свай принимается равным 0,7-0,8 диаметра свай.
Для устройства свайных завес также может применяться струйная цементация грунтов (jet-grouting), заключающаяся в использовании высоконапорной струи цементного раствора для разрушения и одновременного перемешивания грунта с цементным раствором. Образующиеся при этом сваи из грунтобетона при соприкосновении формируют сплошную противофильтрационную завесу.
Усиление сваями позволяет обеспечить значительную экономию материалов по сравнению с полной выемкой слабых грунтов и заменой их на более прочные. В зависимости от способа устройства и конструкции сваи могут применяться для уплотнения и улучшения строительных свойств слабых водонасыщенных грунтов.
Для создания противофильтрационных завес для защиты от подземных вод горных выработок в угольных, рудных и не рудных шахтах получили буронабивные сваи. В данном случае в скважину, пробуренную до проектной отметки, опускают трубу диаметром 0,25–0,40 м и загружают бетонную смесь.
После того как скважина заполнится на глубину 1 м, бетонную смесь уплотняют, а обсадную трубу медленно поднимают вверх, пока высота смеси в трубе не уменьшится до 0,3–0,4 м. Далее снова загружается бетонная смесь, и процесс повторяется. Поскольку диаметр скважины больше диаметра обсадной трубы, поверхность пробуренного грунта оказывается неровной, шероховатой. Наполняя обсадную трубу бетонной смесью, ее поднимают и уплотняют смесь. Бетон заполняет весь свободный объем, включая зазор между стенками скважины и обсадной трубой. Прочность бетона повышается в связи с тем, что часть бетона и цементного молока проникает в грунт. Чтобы связать сваю с ростверком, производят армирование свай на глубину до 2 м.
В Своде правил «Защита горных выработок от подземных и поверхностных работ» СП 103.133330.2012 рекомендуется свайные завесы из буросекущихся свай (пересекающихся буронабивных свай) применять в нескальных горных породах, в том числе содержащих крупнообломочные включения, на глубину до 40 - 50 и более метров.
Буронабивные сваи для завес следует использовать диаметром 0,5-1,0 м из твердеющих материалов (бетона или глиноцементного раствора). Расстояние между центрами буросекущихся свай завесы необходимо принимать не более 0,7-0,8 диаметра свай. Расчетная толщина завесы из буросекущихся свай принимается по толщине на стыке свай.
Допускается устройство свайной завесы из примыкающих одна к другой буронабивных свай (бурокасательные сваи) или с зазорами между ними в свету. При этом для герметизации завесы (обеспечения сплошности завесы) между смежными буронабивными сваями следует устанавливать локальные грунтоцементные сваи (комбинированная ПФЗ) методом струйной цементации грунтов (технология Jet-grouting).
Для подбора параметров технологии устройства локальных (одиночных) грунтоцементных свай методом струйной цементации грунтов необходимо, как правило, организовывать опытные работы.
Расчетная толщина комбинированной свайной завесы принимается по наименьшей толщине на стыке буронабивной и грунтоцементной свай. При однорядном устройстве завесы из соприкасающихся буронабивных свай или свай, расположенных с зазором, грунтоцементные сваи необходимо располагать между буронабивными сваями с напорной стороны завесы.
Список литературы:
Игошева Л.А. Обзор основных методов укрепления грунтов основания //Вестник ПНИПУ. Строительство и архитектура, 2016. - №2. – С.5-17.
Мангушев Р. А. Методы подготовки и устройства искусственных оснований: учеб. пособие / Р.А. Мангушев, Р.А. Усманов, С.В. Ланько, В.В. Конюшков. – М.; СПб.: Изд-во АСВ, 2012. – 266 с.
Понамарев А. Б. Подземное строительство: учеб. пособие / А. Б. Пономарев, Ю. Л. Винников. – Пермь: Издательство Пермского национального исследовательского политехнического университета, 2014. – 262 с.
Свод правил СП.250.1325800.2016 «Здания и сооружения. Защита от подземных вод». [Электронный ресурс]. URL: http://docs.cntd.ru/document/1200138448 (дата обращения: 24.11.2019 г.).
Свод правил «Защита горных выработок от подземных и поверхностных вод» СП 103.133330.2012. [Электронный ресурс]. URL: http://docs.cntd.ru/document/1200095537 (дата обращения: 24.11.2019 г.).