Файл: Денисов П.Г. Сооружение буровых учеб. пособие.pdf

Глинистые грунты различаются по консистенции (В), которая зависит от влажности и определяется по формуле

wTwp

в= —

'В зависимости от величины консистенции глинистые грунты могут быть твердыми, текучими и пластичными (промежуточное состояние между твердым и текучим).

Состояния глинистых грунтов в зависимости от величины кон­ систенции приведены в табл. 16.

Основным параметром механических свойств грунтов, опреде­ ляющим несущую способность оснований фундаментов и их дефор­ мации, является нормативное давление (расчетное сопротивление) на грунты (R H), приведенное в табл. 17.

Нормативное давление песчаных грунтов зависит от плотности,

аглинистых грунтов — от коэффициента пористости и консистенции.

Впромежуточных значениях коэффициента пористости и конси­ стенции нормативное давление для глинистых грунтов определяется интерполяцией вначале по коэффициенту пористости для значе­

в табл. 17, используются для расчета фундаментов с шириной по­ дошвы от 0,6 до 1,5 м и глубиной заложения от 1 до 2,5 м. При глу­ бине заложения фундамента менее 1 м расчетные сопротивления определяются умножением табличных данных на коэффициент т, расчитываемый по формуле

т = 0,5 + О.ООЗЗЛ,

где h — глубина заложения фундамента в см. При ширине фунда­ мента более 5 м для крупноблочных и песчаных грунтов, кроме пылеватых песков, нормативное давление увеличивается в 1,5 раза, а для пылеватых песков и глинистых грунтов — в 1,2 раза.

77

Н А З Н А Ч Е Н И Е Ф У Н Д А М Е Н Т О В И Т Р Е Б О В А Н И Я К Н И М

Фундаменты являются опорой для механизмов или сооружений. Они передают на грунт статические и динамические нагрузки, воз­ никающие при работе сооружения и механизмов.

Фундаменты должны удовлетворять следующим основным требо­ ваниям: максимальная удельная нагрузка на основание фундамента не должна превышать допустимых нагрузок для данного грунта; фактическое напряжение сжатия материала фундамента при макси­ мально передаваемой на него нагрузке не должно превышать допу­ стимого напряжения для данного материала, из которого фундамент готовится; полностью или частично гасить возникающие при работе вибрационные нагрузки и моменты опрокидывания; воспринимать

78

расшатывающие и динамические усилия, возникающие при работе установки, сохраняя устойчивость и прочность; материал фундамента должен быть устойчив к температурным и прочим атмосферным воздействиям; затраты труда и материала на изготовление фунда­ ментов должны быть минимальными; элементы фундаментов должны использоваться многократно, поскольку буровая установка является сооружением временным.

Под буровые вышки и оборудование фундаменты в основном сооружают четырех типов: бетонные или бутобетонные; из готовых бетонных или железобетонных блоков на песчаной подушке или в комбинации этих блоков с деревянными брусьями; из деревянных брусьев (выкладок) на песчаной подушке; на сваях.

Рис. 32. Типы фун­ даментов.

а — бутобетонные; б, в— из железобетонных или бетонных блоков на пес­

чаной подушке; г — из деревянных брусьев на песчаной подушке; д — из бетонных блоков и брусьев; е — на сваях.

Бетонные или бутобетонные фундаменты (рис. 32, а) изготавли­ ваются непосредственно при сооружении буровой в основном для глубоких скважин с большой продолжительностью бурения. Моно­ литные бетонные фундаменты имеют лучшее взаимодействие с основа­ ниями (грунтами), в связи с чем образуются меньшие осадки основа­ ний, а вместе с ними фундаментов в процессе работы. В зависимости от конструкции опоры монтируемого оборудования или блочных оснований фундаменты могут быть равносторонними (столбчатыми) или ленточными, когда длина фундамента больше ширины.

Для бетонных фундаментов в грунте роются соответствующие котлованы или траншеи, и в них заливается бетонная смесь.

Эти фундаменты в изготовлении наиболее трудоемкие и дорого­ стоящие, так как при демонтаже они остаются в грунте.

Наиболее экономичными в изготовлении являются фундаменты из готовых бетонных или железобетонных блоков, которые можно использовать многократно. Для таких фундаментов роется котлован, в который насыпают песчаную подушку и на нее укладывают соответ­ ствующие фундаментные блоки (рис. 32, б, в). По бокам блоки засыпаются грунтом. Для удобства извлечения блоков имеются

петли из пруткового железа.

При глубине заложения фундаментов больше высоты бетонных блоков фундамент может выполняться из блоков в комбинации

79

с деревянными брусьями (рис. 32, д). В таких случаях бетонные блоки укладывают на основания, а брусья — сверху блоков.

Из деревянных брусьев фундаменты делаются для бурения скважин небольшой глубины, в плотных и устойчивых грунтах (рис. 32, г). Под брусья роют небольшие углубления в грунте и насыпают песчаную подушку толщиной до 150 мм. Песчаные подушки делают из крупных и средней крупности песков. Мелкие пески для песчаных подушек не рекомендуются. Песок укладывают слоями с последующим уплотнением.

На неустойчивых грунтах фундаменты обычно сооружают на сваях (рис. 32, е). Сваи могут быть как деревянными, так и железо­ бетонными. Сваи забивают ручной бабой, копром или передвижным сваебойным агрегатом. Вес ручной бабы не должен быть меньше веса забиваемой сваи.

Для предохранения сваи от разрушения при ее забивке наде­ вают стальной стакан.

Максимальное расстояние между сваями равно двум их диаме­ трам. После забивки свай головки их должны находиться на одном уровне.

Факторы, влияющие на конструкцию фундаментов

Конструкция фундаментов под буровую вышку и оборудование зависит от следующих основных факторов: глубины, конструкции скважины и весовых характеристик узлов оборудования буровой установки: чем больше глубина и сложнее конструкция скважины, тем больше нагрузка на фундаменты; продолжительности бурения скважины; свойств грунта и его способности к восприятию нагрузок от веса оборудования и возникающих усилий при работе; глубины промерзания грунта в зимнее время.

Размеры опорных поверхностей фундаментов находятся в прямой зависимости от передаваемых на них нагрузок и в обратной зависи­ мости от нормативных давлений на грунты. Поэтому опорные поверх­ ности фундаментов определяются расчетным путем.

Продолжительность бурения скважины оказывает влияние на работоспособность фундаментов во времени: чем больше срок буре­ ния, тем больше вероятность разрушения фундаментов от длительных совместных воздействий силовых факторов и неблагоприятных влияний внешней среды. В этом случае фундаменты делают из более прочного материала или предусматривают специальные защитные меры для повышения долговечности фундаментов и оснований: защита от температурных влияний, конденсационного увлажнения, гниения, отвод воды.

Глубина промерзания грунта в зимнее время оказывает сле­ дующее влияние на основание фундамента. При замерзании и по­ следующем оттаивании грунтов их механические свойства резко изменяются. В зависимости от степени влажности замерзший грунт увеличивается в объеме, и это приводит к выпучиванию грунтов

80