Какво са буренените пилоти?
Буренените пилоти (bored piles, rotary bored piles, drilled shafts) са монолитни стоманобетонни пилоти, изпълнявани на място. За разлика от забивните пилоти, при тях първо се пробива отвор в земята с хидравлична ротационна сонда, след което в отвора се поставя армировъчен кош и се залива бетон. Почвата не се уплътнява, а се извлича – това позволява работа в условия, при които забиването е невъзможно (скала, плътни пластове, ограничено пространство).
Буренените пилоти са стандарт при изграждане на фундаменти на високи сгради, мостове, вятърни турбини и при всякакви условия, изискващи дълбоко фундиране без вибрации. Диаметрите варират от 300 мм до 3000 мм, дълбочините – от 5 до 80 метра.
Видове буренени пилоти
Стандартни ротационни буренени пилоти (Rotary Bored)
Хидравлична ротационна сонда пробива отвор с различни видове инструменти – шнек (за рохкави почви), корна с валячни резци (за твърди почви и слаба скала), или диамантена коронка (за скала). При нестабилни стени на отвора се използва стабилизираща течност – бентонитова суспензия или полимерен разтвор. Следва поставяне на армировъчен кош и бетониране с тремие тръба от дъното нагоре.
CFA пилоти (Continuous Flight Auger)
CFA е най-бързата технология за буренени пилоти. Непрекъснат шнек се завива в земята до проектната дълбочина. При извличането шнекът се изтегля нагоре, докато едновременно под налягане се инжектира бетонова смес по тухлата на шнека. Армировъчният кош се потапя в прясно излетия бетон след завършване. CFA е особено бърз и икономичен при кохезивни почви – един пилот за 30–60 минути. Ограничението е, че не може да се прилага в скала или много плътни чакъли.
Пилоти с обсадна тръба (Cased Rotary)
При нестабилни почви или при наличие на подпочвени води стените на отвора могат да се осигурят с метална обсадна тръба (casing), забивана ротационно в земята. Обсадната тръба предотвратява срутването на стените и навлизането на вода. След бетониране тя се изтегля нагоре, докато бетонът запълва пространството.
Разширени основи (Under-reamed piles)
В основата на отвора може да се изпълни разширение (камбана) с диаметър 2–3 пъти по-голям от тялото на пилота. Разширената основа значително увеличава накрайничния пренос при добри почвени условия. Изпълнява се с разширителна глава (under-reamer), прикрепена към сондажната щанга.
Секущи и тангентни пилоти (Secant / Tangent Piles)
Когато буренените пилоти се изпълняват в плътна редица за изграждане на укрепителна стена, говорим за пилотна стена. При секущите пилоти армираните „мъжки" пилоти частично пресичат неармираните „женски" пилоти, образувайки водоплътна стена. При тангентните пилотите се допират, но не се пресичат. Пилотните стени са алтернатива на шлицовите стени при по-малки дълбочини и по-ограничен бюджет.
Оборудване
Основната машина е хидравлична пилотна сонда (piling rig) – специализирана верижна машина с висока мачта и мощен ротатор. Водещите производители са Bauer, Liebherr, Soilmec, Casagrande. Машините тежат 50–200 тона и развиват въртящ момент от 100 до 500+ kNm. За CFA пилоти се използват специализирани CFA сонди с непрекъснат шнек.
Спомагателното оборудване включва: бетонна помпа (за подаване на бетон под налягане при CFA), кран за армировъчен кош (тежест 0,5–5 тона), резервоар и помпа за бентонитова суспензия, дезандьор за пречистване на суспензията и трансбордьор за извадената почва.
Армиране на буренените пилоти
Армировъчният кош се изработва предварително – обикновено на строителната площадка. Стандартната конструкция включва: надлъжни пръти (по периметъра, обикновено 6–16 броя Ø16–32 мм), навивна спирала или хомути (за предотвратяване на срязване при монтаж и при натоварване) и дистанционери (за осигуряване на защитен слой 75–100 мм).
Дължината на армировъчния кош обикновено покрива горните 2/3 от дълбочината на пилота, освен при специални изисквания (сеизмична зона, изтеглящи сили). Кошовете се изработват в секции с дължина 6–12 м и се свързват чрез заварка или наставка при спускане в отвора.
Бетониране на буренените пилоти
Бетонирането е критичният момент при буренените пилоти. Неправилното бетониране може да доведе до дефекти (некачествен бетон, кухини, прекъсвания), невидими отвън. Изискванията включват:
- Бетонна смес – самоуплътняваща или с много добра обработваемост (слягане 180–220 мм). Инертите не трябва да надвишават 20–25 мм.
- Tremie метод – бетонът се излива чрез тремие тръба от дъното нагоре. Краят на тремие тръбата трябва да е потопен минимум 2 м в бетона по всяко време.
- Без прекъсване – бетонирането на пилот трябва да завърши без прекъсване. При закъснение за доставка на бетон рискът от разслояване нараства.
- Излишък на главата – бетонът се излива 0,5–1 м над проектната кота на главата и излишъкът се отсича след втвърдяване.
Контрол на качеството
Контролът при буренените пилоти е задължителен поради невидимостта на конструкцията след бетониране. Стандартните методи включват:
- Sonic integrity test (SIT) – ударно изпитване на главата на пилота, записващо отражението на акустичната вълна от дъното и евентуални дефекти
- Cross-hole sonic logging (CSL) – при пилоти с диаметър над 600 мм. В предварително поставени тръби се изпращат ултразвукови импулси за проверка на хомогенността на бетона
- Статично изпитване на натоварване – при контролни пилоти за верификация на носимостта
- Динамично изпитване (PDA/CAPWAP) – по-бърза алтернатива на статичното изпитване
Типични дефекти и предотвратяването им
Най-честите дефекти при буренените пилоти са: некачествен бетон в горната зона (поради разреждане при изваждане на тремие тръбата), кухини при срутване на стените на отвора преди бетониране, некачествен накрайник (necking) при CFA пилоти поради бавно изваждане на шнека, и замърсяване на дъното на отвора с натрупана пулпа. Всеки от тези дефекти може да бъде предотвратен с правилна технология и непрекъснат контрол.