Vrtané piloty, spojení pilot s roštem

Průměry vlasu: 620 mm / 800 mm / 820 mm / 1000 mm / 1200 mm / 1500 mm.

(u Ø 620-1200 je tloušťka stěny plášťových trubek 40 mm, u trubek Ø 1500 – 50 mm).

Délka: až 80 metry

Technologie pro stavbu pilot „pod ochranou pažnicových trubek“ (BAUER)

Klasická technologie výroby vrtaných pilot, v našich končinách nejrozšířenější. Skládá se z ponoření inventárního potrubí pomocí rotátoru a stolu pro stáčení potrubí (oscilátoru). Tyto piloty jsou schopny nést vysoké zatížení od budov nebo konstrukcí. Použití pažnicové trubky umožňuje pokrýt horizonty sypkých písků, zajistit bezpečnost pilotážních prací, kontrolovat parametry vrtu a zaručit kvalitní vyplnění studny betonem. Tento typ pilot je díky své vysoké spolehlivosti nejoblíbenější mezi staviteli dopravy a staviteli mostů. Plášťová trubka se skládá z částí trubek navzájem pevně spojených, tloušťka stěny je obvykle 40 mm. Rychlost pronikání závisí na provozních vlastnostech rotátoru (především výkonu) a konstrukci vrtného tělesa (v závislosti na typu půdy).

Rozsah použití dané technologie

Tyto piloty jsou schopny nést vysoké zatížení od budov nebo konstrukcí. Je třeba poznamenat, že při vrtání ve slabých půdách nasycených vodou je pažnicová trubka zašroubována před úrovní výkopu (poloha pracovního vrtného tělesa). Tímto způsobem se vytvoří půdní zátka. Aby se zabránilo vniknutí zeminy do studny kvůli prostoru potrubí, je rozdíl ve zdvihu mezi pažnicí a šnekem obvykle 3–4 m, někdy až 6–7 m.

V některých případech je za přítomnosti tlakových horizontů podzemní vody nutné vytvořit protitlak ve studni jejím napuštěním vodou nebo jílovým roztokem. Použití pažnicové trubky umožňuje pokrýt horizonty vodou nasycených zemin, zajistit bezpečnost pilotážních prací, kontrolovat parametry vrtu a zaručit kvalitní vyplnění vrtu betonem. Tento typ pilot je díky své vysoké spolehlivosti nejoblíbenější mezi staviteli dopravy a staviteli mostů. Plášťová trubka se skládá z částí trubek navzájem pevně spojených, tloušťka stěny je obvykle 40 mm. Rychlost pronikání závisí na provozních vlastnostech rotátoru (především výkonu) a konstrukci vrtného tělesa (v závislosti na typu půdy).

Inženýrsko-geologické podmínky

• Jakékoli zeminy v kategoriích I – IV;
• Skalnaté půdy (vrtání je možné na vyžádání, po zvážení geologie);

Hlavní výhody technologie:

• Vrtání pilot v nejtěžších půdních podmínkách kategorie I-IV, je možné instalovat piloty do vodou nasycených a kamenitých půd.
• Možnost stavby pilot velkých průměrů od 620-1500mm s rozšířením až do 2200m.
• Absence dynamických a vibračních účinků na zemi, což umožňuje instalovat piloty v blízkosti stávajících budov a konstrukcí.
• Vysoká spolehlivost moderních zařízení umožňuje přesně řídit proces vrtání až do dosažení nosné vrstvy.
• Možnost vrtání nebo těžby balvanů.
• Studna se plní přes betonovou trubku, což eliminuje tvorbu hrdel, pokud je ve studni armovací klec.
• V průběhu vrtání je prováděno přímé sledování souladu skutečných inženýrskogeologických poměrů s projektovými podmínkami, což umožňuje eliminovat chyby a nalézt optimální řešení.
• Možnost rozšíření umožňuje nejúplnější využití nosnosti piloty. Při stavbě pilot pomocí této technologie je třeba věnovat zvláštní pozornost skutečnosti, že při průchodu vodou nasycených zemin, aby se zabránilo vztlaku zeminy ve studni, je nutné vytvořit buď dlouhou zemní zátku nebo přetlak pomocí vody nebo jílového roztoku. S přihlédnutím k nízké produktivitě a schopnosti přenášet značné zatížení mohou konstrukční řešení zajistit plné využití nosnosti pilot na zemi.

Zvláštnosti použití technologie „in-casing“.

• S přihlédnutím k náročnosti technologického procesu je produktivita práce nižší než při použití technologií Fundex a CFA.

Technologický postup vytváření pilot:

• instalace inventární pažnicové trubky s nožovým úsekem do čela na ose piloty, vyrovnání polohy vrtací jednotky a pažnicové trubky. Inventární pažnicové trubky se skládají ze samostatných úseků o délce 2 a 4 m. Celková délka pažnicové trubky je stanovena na základě podmínky jejího převýšení nad úrovní pracovní plošiny o 1.0-1.5 m.
• vrtání se provádí do plné hloubky. Během procesu vrtání jsou nepřetržitě prováděny vratné a translační pohyby pažnicové trubky, která je v následných úsecích roztahována pomocí výložníku nebo vrtné soupravy. Vytěžená zemina se ukládá na místo, odkud se podle potřeby dopravuje na skládku.
• V průběhu prací je nutné neustále sledovat charakter přejížděných zemin pro sledování souladu s návrhovou geologií a posouzení nutnosti výměny vrtného nástroje.
• Jakmile čelo dosáhne konstrukční značky, před instalací výztužné klece musí být důkladně očištěno od vrtných odřezků.

Fáze 2: Vyztužení.

• Piloty jsou vyztuženy prefabrikovanými rámy projektované délky. Výztužná klec se dodává pomocí pomocného navijáku vrtné soupravy, nebo pomocí jeřábu. Rám je připevněn k ústí vrtu. Rám je spuštěn do polohy, která zajišťuje jeho volný průchod do studny. Svařování jednotlivých sekcí rámu se provádí na staveništi nebo přímo nad studnou.

Fáze 3: Betonování.

• Betonáž pilot se provádí pomocí betonových trubek metodou VPT pomocí betonové pumpy, nebo pomocí nálevky z vaničky. Během procesu betonáže se odstraní pažnicové trubky. Při betonáži musí být pažnicové trubky ponořeny do betonu do hloubky minimálně 1 m, což zajistí kvalitu betonáže a zabrání separaci betonové směsi. Pilota se betonuje, dokud betonová směs nedosáhne povrchu země. Současně se pracuje na odstranění znečištěné vrstvy betonové směsi (kalu).

Vrtaná pilota je prostorový prut, který je umístěn svisle v zemi a slouží jako spojovací prvek mezi budovou nacházející se nad ní a základem. V rovnováze je držen třecími silami mezi povrchem piloty a zemí.

Kdy se používají vrtané piloty?

V následujících případech je vhodné použít vrtané piloty:

• V případě vnitřní husté zástavby mezi stávajícími budovami, kdy není možné provádět žádné práce během výstavby základové jámy z důvodu zřícení sousedních budov. Taková potřeba vzniká například při technické rekonstrukci podniku, kdy je stávající dílna demontována a na jejím místě postavena nová. A také v případech, kdy není možné použít zatloukané a lisované piloty. Viz obrázek č. 1.
• Při zvýšené hladině vody, kdy je nemožné provádět výkopové práce z důvodu neustálého zaplavování jámy vodou. V tomto případě není nutné instalovat umělé snižování hladiny vody, a to z důvodu absence technického podzemí, suterénu nebo sklepa v navrhované budově. Příklad viz obrázek 2 a obrázek 3.
• V přítomnosti slabých zemin. Viz obrázek 4. Z něj vyplývá, že horní vrstvy zeminy od IGE č. 1 do IGE č. 4 jsou slabé vrstvy zeminy a poté následují zeminy s dobrou únosností. Proto je v tomto místě nutné horní vrstvy odříznout pilotou a zajistit ji ve spodních vrstvách zeminy. Jinak může budova na hlínách „sklouznout“, protože ty pod zatížením jednoduše prasknou a základy spolu s podlahami nad nimi se propadnou dolů, dokud se neopřejí o husté vrstvy písku.

Nevýhody základů z vrtaných pilot

• Pod budovou není možné instalovat technické podzemí, suterén ani přízemí.
• Minimální hloubka pilot podle SNiP 3000 mm stanoví limity pro kompetentní plánování nadložních podlah s přerozdělením úsilí. V opačném případě je z důvodu jeho nákladové efektivity výhodnější použít mělký pásový základ.

Jaké regulační dokumenty upravují kvalitu takových pilot?

— SP 24.13330–2011 (SNiP 2.02.03–85) „Navrhování základů z různých typů pilot“

Jak vybrat materiály pro vrtané piloty

– Minimální třída betonu Pro takové piloty by měla být přiřazena alespoň třída B15. Čím nižší je však třída betonu, tím nižší je trvanlivost konstrukce při práci pod zatížením.

– Minimální třída svislé výztuže Výztuž umístěná podél délky piloty by neměla být nižší než A300, ale je třeba si uvědomit, že závisí na pevnosti betonu, protože mluvíme o společné práci železobetonové konstrukce. Čím nižší je pevnost betonu, tím větší je průměr podélné výztuže. Výztuž je dražší než beton, takže má smysl experimentovat s kombinací těchto materiálů. Příčná výztuž lze vyrobit z jakékoli třídy, ale musí být dodrženo „pravidlo svařitelnosti“ mezi nimi a „konstrukční požadavky“.

– Třída mrazuvzdornosti betonu přímo závisí na předpokládané životnosti betonu. V Rusku existují 4 roční období (léto, zima, podzim, jaro) a lidé staví domy po staletí, tj. 80-100 let. Takže stupeň mrazuvzdornosti betonu bude v tomto případě roven: 80×4 = F320.

– Voděodolná značka závisí na tlaku podzemní vody na betonový povrch. Čím vyšší je hodnota, tím větší tlak vody betonová konstrukce odolá a zároveň nepropustí vlhkost. Pro určení tohoto ukazatele je třeba znát tlak vody na staveništi.

– Pro přísady odolné vůči síranům Pozornost je třeba věnovat, pokud se stavba provádí v blízkosti agresivního prostředí nebo v oblasti s ním.

Jak navrhnout vrtanou pilotu

Vrtané železobetonové piloty pro průmyslovou a občanskou výstavbu se navrhují s průřezem ve tvaru kružnice. Průměr kružnice je propojen s délkou piloty výpočtem pro návrh piloty s typem práce “zavěšená tyč v zemi”. Konstrukční délka piloty je svislý úsek, který se rovná rozdílu mezi spodní značkou železobetonového roštu a projektovanou značkou piloty vyříznuté ve spodní části. Třída betonu, hloubka piloty v železobetonovém roštu, třída pracovní podélné a příčné výztuže se určují výpočtem.

Příklad konstruktivního určení průměru piloty: předpokládejme, že vnější cihlová stěna budovy má tloušťku 510 mm, což znamená, že železobetonový rošt by měl být brán jako násobek 100 mm, tj. široký 600 mm. Od získané hodnoty odečteme minimální hodnotu ukotvení pilotové konstrukce s roštem na obou stranách o 100 mm a dostaneme: 600 mm – 100 mm – 100 mm = 400 mm. To znamená, že minimální průměr piloty pro zahájení výpočtu je D = 400 mm.

Železobetonová pilota má vzhled prostorového svislého válce. Pokud si v duchu vytvoříme řez podél železobetonové mřížky, která má vzhled vícepolového nosníku, dostaneme řez ve tvaru obdélníku „v rovině působení sil“, uvnitř kterého jsou napětí od návrhového momentu ohybu a příčné návrhové síly.

Pokud mentálně vytvoříme řez po celé délce železobetonové mřížky, tj. přes vnější stěnu budovy, dostaneme také obdélníkový řez, ale již „z roviny působení sil“, v jehož řezu již nebudou působit napětí z ohybových momentů a příčných sil.

Všechny prostorové železobetonové konstrukce se montují z prostorových rámů a vrtané piloty nejsou výjimkou. Pracovní výztuž uvnitř je umístěna jak „v rovině působení sil“, tak „od roviny působení sil“, kde při návrhu chybí vypočítané statické napětí.

U piloty s průřezem ve tvaru kruhu bude jádro průřezu také znázorněno ve tvaru kruhu, jehož rozměry jsou určeny výpočtem. Uvnitř jádra průřezu působí napětí pouze jedné hodnoty ve vztahu k pilotě – to je tlak, protože je umístěn v zemi a vnější stěna tlačí na pilotu shora dolů přes železobetonový rošt, proto budou uvnitř piloty působit tlakové síly a samotný diagram napětí bude lichoběžníkový.

V důsledku toho bude mít výztužný rám tvar kruhu. A podélné tyče rámu budou v mezeře mezi vnějším okrajem kruhového jádra profilu a vnějším okrajem železobetonové piloty, tj. v betonové zóně, kde převládají tahová napětí. To je dáno tím, že beton je umělý kámen, který slabě pracuje s tahovými silami, a výztužná ocel všechny tyto náklady kompenzuje.

Rozložení pracovní výztuže v ohybové zóně betonu vyžaduje její rovnoměrné rozložení po ploše celého průřezu. Ochranná vrstva v této konfiguraci zajišťuje dlouhou životnost železobetonového prvku, ale zároveň spotřebovává část napnuté zóny. Více o betonářské výztuži a výpočtu výztuže si můžete přečíst ve speciálním článku: výpočet betonářské výztuže.

Po sestavení rámu se umístí jako samostatný prvek do konstrukční polohy uvnitř vyvrtané dutiny v zemi, poté se uvede do svislé polohy a zajistí se upevňovacími prvky a následně se zalije jemnozrnnou betonovou maltou.

Jak navrhnout spoj piloty a roštu

Vrtaná pilota je samostatná, volně stojící konstrukce, která je samostatným prvkem v kombinaci s ostatními částmi budovy. Souvislým prvkem, se kterým je přímo spojena, je monolitický vyztužený rošt. S ostatními prvky budovy je spojena patro po patře prostřednictvím propojení jednotlivých stavebních konstrukcí mezi sebou, a to přenosem zatížení shora dolů při svislé montáži, kde se pilota nachází ve spodní části tohoto schématu a tvoří s roštem tuhý, pevný disk se základovou půdou.

Pro vytvoření tuhého spojení se sestaví tuhý spoj pilotové řezané jednotky s monolitickým tělesem roštu. Tuhost a stejná stabilita spoje piloty s železobetonovým roštem závisí na hloubce ukotvení pracovní výztuže jako součásti prostorového jediného rámu piloty uvnitř tělesa roštu. Délka kotveného prutu se určí výpočtem z vnějších sil budovy z nejnepříznivější kombinace kombinací při různých typech zatížení. Výztuž prutů se kotví ve formě přímého úseku nebo ohyby podél určitého poloměru, na základě ustanovení SP 52-101-2003. Kotvený prut + ochranná vrstva výztuže z betonu = navržená, postavená výška železobetonového roštu, která bude zase rovnoměrná jak „ve výpočtové rovině“ směru sil, tak „od výpočtové roviny“ směru sil.

To ale nestačí k tomu, aby konstrukce fungovala stabilně. Nyní je nutné pilotu v železobetonovém roštu upevnit (sestavit) jako jeden konstrukční prvek s dalším konstrukčním prvkem. K tomu je nutné rošt rozšířit na šířku „od vypočítané roviny“ směru sil v opačných směrech od železobetonového pilotu s minimálním odsazením 100 mm, na základě pokynů pro konstrukci pilotového základu.

Nedodržení této podmínky povede k vyboulení piloty z železobetonového roštu v důsledku bočního nerovnoměrného tlaku zeminy s tvorbou svislých trhlin v místě jejich průsečíku. A tak máme kompenzátor, který v tomto případě brání pilotě v fungování jako samostatného prvku v rovině nejmenší tuhosti a zajišťuje společný provoz průřezu železobetonového roštu s hlavou piloty. V tomto případě dochází k přerozdělení vnitřních napětí. Počáteční poloha těchto konstrukcí vůči sobě navzájem se nemění. A zachovává se i jednotný princip jejich společného provozu. Tím se vyrovnává přítomnost malých a velkých excentricit, což vede k zachování souososti vztažných bodů středů os symetrie železobetonových pilot se střední osou symetrie průřezu monolitického roštu.

Výztuž roštů podélnými pruty zahrnuje ohýbání svislých výztuh z železobetonové piloty, a to jak podél vnějších, tak i vnitřních rozměrů spojovaného celku. Vodorovná výztuž roštů je upevněna k výztuhám z piloty pomocí speciálního pletacího drátu dle GOST 3282–74. V tomto případě se získá nosná konstrukce ve formě vícepodlažní sestavy, kde jeden prvek je základem pro druhý, s nesouosostí výztužných podélných prostorových prvků ve formě rámů v tělese železobetonového prvku.

Podélné tyče obalují rošt podél obrysu, který se nachází mezi vnějším okrajem jádrového profilu ve tvaru kosočtverce a ochrannou vrstvou betonu, uvnitř napnuté zóny průřezu roštu. Při detailním kreslení je vidět, že jádrový profil je stlačený s rovnoměrnou výztuží na všech stranách.

Pro zajištění trvanlivosti základu je vhodné jej pokrýt hydroizolací. Více o tom, jak to provést, se dozvíte v článku: hydroizolace základových prvků, její typy, aplikační technologie.