О развитии британского опыта строительства свайных фундаментов

В рамках испытательной программы, выполненной как часть британского проекта Channel Tunnel Rail Link, было изготовлено и забито некторое количество непрерывно армированных свай. Считается, что это самые большие по площади поперечного сечения железобетонные сваи, которые были когда-либо изготовлены в заводских условиях в Западной Европе.

Сваи были изготовлены, забиты и испытаны "Aarsleff Piling" для того, чтобы помочь "Rail Link Engineering" завершить проектирование свайного фундамента 7-километрового участка второй очереди CTRL, который пройдет через заболоченную пойму Западной Темзы. Проектом предусмотрено использование на данном отрезке около 6000 свай, к сваебойным же работам планируется приступить в начале 2002 г.

Сваи сечением 60х60 см и длиной 5, 7 и 8 м были изготовлены на современном заводе железобетонных свай "Aarsleff Piling", что в Ньюарке (Ноттингемшир), с использованием недавно разработанной компанией самоуплотняющейся бетонной смеси.

После двухнедельного выдерживания сваи были забиты "Aarsleff" с использованием шведского сваебойного оборудования Banut 700 c cамоустанавливающимся гидравлическим копром. Это было сделано совместно с АМЕС по заказу "Union Railways", компании, ответственной за строительство второй очереди CTRL, в том числе и вышеупомянутого участка, который был запроектирован через топи в районе Хэверинга и Таррока (Эссекс).

Железная дорога Channel Tunnel Rail Link - это первая британская новая железная дорога из категории главных за последние сто лет. Строительство 74-километровой первой очереди CTRL до узла Фокхэм Джанкшн в северном Кенте сегодня завершено на 54%. Открытие данной части магистрали запланировано на 2003 г. В Фокхэм Джанкшн она соединится с существующей сетью железных дорог, представляющих собой инфраструктуру лондонской международной железнодорожной станции Ватерлоо.

Подготовительные работы по строительству второй очереди, 39-километрового участка между северным Кентом и центром Лондона, включающего новые станции в Эббсфлите и Стрэтфорде, уже начались. Начало основных работ запланировано на середину 2001 г. В 2007 г., когда строительство второй очереди будет завершено, в Великобритании появится первая высокоскоростная магистраль до лондонской станции Сэйнт-Пэнкрас.

С помощью подвергнутых испытаниям свай большого поперечного сечения был воссоздан фрагмент основания железнодорожного пути, по которому будут следовать высокоскоростные (со скоростью 270 км/час) поезда. Жесткость свай проверялась путем приложения к ростверкам продольных нагрузок, имитирующих набирающие скорость, а также тормозящие поезда. 23 сваи, запроектированные специалистами компании "Rail Link Engineering", которая сотрудничает на данном объекте с СTRL в качестве проектировщика и праджект-менеджера, были забиты в двух местах, близ Рэйнхэма и Перфлита; в одном месте - 13 восьмиметровых, в другом - 10 двенадцатиметровых. Каждая из последних состояла из пятиметровой и семиметровой секций, соединенных между собой с помощью усовершенствованного жесткого стыка Stabalator. Сваи прошли мягкий слой заболоченного грунта и достигли гравелистого несущего слоя. Два ряда забитых свай (по 4 в каждом), расстояние между которыми составило 5 м, были перекрыты плитой толщиной 500 мм.

Рядом по аналогичной схеме был возведен АМЕС ростверк из круглых буровых свай диаметром 600 мм каждая. Мощный гидравлический домкрат, расположенный между двумя плитами ростверка, создавал начальную продольную нагрузку, равную 320 кН. При этом на каждую сваю приходилось по 40 кН. Далее каждая свая получала по 200 кН - это были уже циклические нагрузки (10 циклов), прикладываемые с частотой 0,005 Гц. Так имитировались силы торможения и ускорения поезда.

Кроме того, в каждой из названных местностей отдельный ряд свай был забит для испытания их на восприятие статических вертикальных нагрузок (до 2000 кН). Прикладывали к ним специалисты СП "Aarsleff/ AMEC" и вертикальные циклические (1200 циклов) нагрузки - от 300 до 900 кН с частотой 2 Гц. Это должно было как можно более достоверно воспроизвести эффект наезда очередной колесной пары движущегося с большой скоростью поезда на голову очередной сваи.

В некоторые сваи при их изготовлении были забетонированы стальные и поливинилхлоридные трубки для установки необходимой для осуществления мониторинга аппаратуры.

Организация "Rail Link Engineering", для которой "Aarsleff/AMEC" были осуществлены испытания свай, представляет собой консорциум консалтинговых фирм из Великобритании ("Arup" и "Halcrow"), США ("Bechtel") и Франции ("Systra").

Результаты испытаний будут проанализированы и использованы RLE для того, чтобы закончить проектирование свайного фундамента. Все данные будут предоставлены участникам тендера на производство сваебойных работ.

Сваи повышенной жесткости поперечным сечением 600х600 мм, сконструированные RLE, были изготовлены в специальных формах на заводе железобетонных конструкций "Aarsleff Piling" с использованием новой самоуплотняющейся бетонной смеси, недавно включенной в технологический процесс изготовления аарслеффовских свай стандартного (меньшего) поперечного сечения со сплошным армированием.

Разумеется, конструкция специализированных свай предусматривает и снятые фаски, и куполообразный оголовок, свойственные всем сваям от "Aarsleff". (Эти конструктивные особенности позволяют компании отказаться от усиления оголовков дополнительными арматурными поясами, без которых невозможно применение свай с плоскими оголовками.)

Каждая из свай большого поперечного сечения, изготовленных для проведения тестов, армирована 8 стержнями рабочей арматуры Т20, а также хомутами диаметром 10 мм.

Самоуплотняющийся бетон С50 доставляется в монорельсовых вагонетках емкостью 1,5 м3 с растворобетонного узла компании RMC, находящегося всего в 60 м от формовочного цеха, далее перегружается в приемный бункер, откуда поступает непосредственно в формы. Специальная бетонная смесь с высокой степенью осадки конуса, состав которой был разработан "Aarsleff Piling" совместно с RMC, втекает в формы подобно крему и равномерно обволакивает арматуру; при этом нет необходимости в использовании шумных погружных вибраторов.

Есть основания полагать, что это - первый британский опыт использования самоуплотняющегося бетона в заводском производстве свай.

Специализированная смесь изготавливается с использованием обычного портландцемента и порошкообразной золы. В результате получается сульфатоустойчивая комбинация класса А4, гарантирующая высокую прочность в сочетании с низким водоцементным отношением. Совершенно понятно, что компания "Aarsleff Piling", потратившая на разработку смеси массу времени и денег, никоим образом не стремится предавать огласке ее точный состав.

"Смесь является абсолютно самоуплотняющейся, и набор бетоном прочности гораздо лучше, чем у сульфатоустойчивой портландцементной смеси, с которой мы начинали наше производство свай, для чего, собственно, в 1993 г. и был пущен данный завод", - говорит генеральный менеджер "Aarsleff Piling" Терри Болшер. "Через 16 часов, когда сваи извлекаются из форм, расчетное сопротивление бетона составляет от 26 до 28 Н/мм2, а через 9 дней оно достигает 50 Н/мм2. После этого сваи готовы к забивке."По материалам сайта New Civil Engineer Plus подготовил Федор СПИРИДОНОВ