Виготовлення паль на будівельному майданчику створенням сверд­ловини в ґрунті і заповненням її бетоном запропонував київський інже­нер К. Страус наприкінці XIX ст. З того часу з’явилося досить багато різних конструкцій і технологій, які певною мірою поліпшують ефектив­ність первісної ідеї.

Еквівалентом ефективності палі є її нєсівна здатність, а тому вдоско­налення технології спрямоване на забезпечення кращого контакту бетону з оточуючим ґрунтом та на збільшення щільності ґрунту. Це досягаєть­ся трамбуванням бетонної суміші трамбівками, стисненим повітрям, обсадннми трубами, спеціальними пуансонами, напірним бетонуванням; ущільненням основи свердловини трамбуванням або втрамбовуванням у ґрунт щебеню чи збірних малогабаритних елементів; заміною буро­вих свердловин на витрамбовувані обсадними трубами, трамбівками та вибуховими речовинами. Крім того, для кращого контакту з ґрунтом палі виконують з розширеним стволом.

Утворюють свердловини шнековим та ківшевим буром, щелеповим грейфером та ударно-канатним способом, причому два останніх спосо­би придатні навіть для буріння тріщинуватої скелі. Для гіаль застосо­вують свердловини діаметром 40... 120 см. Глибина їх може досягати 8...20 м і навіть 40 м.

Шнековий бур загвинчується в ґрунт на кілька метрів (рідко на всю глибину), потім виймається для обчищення від бурового шламу; така операція повторюється кілька разів.

Ківшевий бур — циліндрична ємність, на нижньому торці якої є радіальні щілини з ріжучими бортами, а до верхнього прикріплена штан- га, за допомогою якої ківш обертається навколо вертикальної осі, і ківш наповнюється грунтом через щілини в нижньому торці. Для спорож­нення ківш виймають на поверхню і відкривають нижню кришку.

Щелеповий грейфер — циліндр з порожниною всередині, а за­мість нижнього дна зроблено дві або більше щелепні стулки. З відкрити­ми шелепами грейфер скидають у свердловину, щелепи дроблять грунт і вгризаються в нього, за допомогою тросів щелепи закривають, сам грейфер із грунтом виймають на поверхню для спорожнення.

При ударно-канатному бурінні в свердловину скидається з висоти важке долото, яке дробить скелю. Буровий шлам вимивається водою. Для такого буріння застосовують спеціальну машину.

Укладають бетонну суміш у свердловини за допомогою бадді з дистан­ційним розкриттям або бетонолитної труби, а останнім часом — труби бетононасоса. Текучі бетонні суміші можна скидати в свердловину на глибину 20 м і більше без ризику, що вони розшаруються, тоді як інші суміші скидають на глибину не більше ніж 4 м.

Найбільш поширені палі: буронабивні, пневмотрамбовані, частотрам- бовані, віброштамповані, буронабивні з поліпшеною основою, буронабивні з розширенням, камуфлетні, у витрамбованих котлованах, буроін’єкційні (див. рис. VI. 1, ІІ).

Буронабивні палі (рис. VI.4, І) виготовляють за найпростішою методикою — у вибурену свердловину укладають бетонну суміш. Якщо свердловина суха, то напівжорстку суміш трамбують, і вона, розпираючи свердловину, трохи обтискує ґрунт, що поліпшує контакт палі з ґрунтом (див. рис. VI.1, є).

Пневмотрамбовані палі — це ті самі буронабивні палі, викона­ні в обводнених ґрунтах, але для ущільнення бетонної суміші застосо­вують спеціальну кесонну шлюзову камеру, яка розміщується на поверхні свердловини. За допомогою такої установки стисненим до 0,4 МПа повітрям ущільнюють бетонну суміш і збільшують контакт з ґрунтом (див. рис. VI.1, ж).

Частотрамбовані палі добре контактують з ґрунтом, ґрунт не вибурюється, а розсувається й ущільнюється металевою трубою діамет­ром 42 см. Нижній кінець труби закривають литим чавунним наконеч­ником, який потім залишається в ґрунті. Трубу поступово наповнюють бетонною сумішшю і виймають за допомогою пневмомолота подвійної дії. Виконуючи зворотно-поступальний рух, труба трамбує бетонну су­міш. Такі паді за своїми якостями близькі до забивних (див. рис. VI.1, з).

Віброштамповані палі (рис. VI.4, II) виготовляють за допомо­гою віброштампа — металевої труби із закритим нижнім кінцем і віб- розаглиблювачем зверху. Свердловину заповнюють бетонною суміш­шю на всю глибину, а потім у бетон заглиблюють до дна віброштамп. Бетонна суміш розширює свердловину, ущільнюючи ґрунт, штамповану порожнину бетонують. Ці операції повторюють доти, доки діаметр палі не досягне потрібного розміру.

Особливістю буронабивних паль з поліпшеною основою (рис VI 4, III) є те, що перед бетонуванням дно свердловини трамбують, або в нього втрамбовують щебінь чи бетонну суміш, або забирають кілька маленьких (20 х 20 см, 2 м завдовжки) паль зі скошеним віст рям, за рахунок чого вони розходяться в різні боки, утворюючи зону ущільнення ґрунту

Буронабивні палі з розширенням ствола в нижній частині (рис VI.4, IV) або з кількома розширеннями збільшують несівну здат­ність паль. Для цього спеціальним розширювачем, який обертається нав­коло вертикальної осі, роблять симетричне розширення утвореної сверд­ловини Під розширювачем в сухих ґрунтах підвішують баддю для зби­рання розбуреного ґрунту Розширення досить великі: від 1 до 3 м у діаметрі.

Камуфлетні палі (див. рис. VI 1, г) — це буронабивні палі з розширенням ствола (в основному в нижній частині), яке здійснюється підриванням вибухових речовин. Грунт біля камуфлету значно ущіль­нюється, що поліпшує несівну здатність палі.

Палі у витрамбованих котлованах (див. рис VI 1, й) виготовляють у сухих макропористих (лесових) ґрунтах. Спещаіьна трамбівка масою 5... 10 т еліпсоїдної форми по напрямним, а іноді й без них, скидається з висоти 3 7 м в одне і те саме місце За 20...30 хв витрамбовується котлован діаметром 0,8...1,2 м, 3 ..8 м завглибшки. Іноді в котлован втрамбовують 1,5...2 м³ щебеню. Такі палі конкурують із забивними у відносних показниках.

Рис. VI.4. Виготовлення монолітних паль:

І — буронабивні в сухих ґрунтах: ІІ — віброштамповані; ІІІ — буронабивні з поліпше­ною основою; IV — буронабивні в обводнених ґрунтах; а, б — етапи буріння; в — знят­тя бурового кондуктора; г — установлення арматурного каркаса; д — установлення бун­кера з бетонолитною трубою; е, є — етапи бетонування; ж — улаштування оголовка; з — бетонування свердловини; и — заглиблення віброштампа в бетонну суміш; і — бетону­вання виштампованої порожнини: ї — віброштампування вдруге; й — заглиблення армо-каркаса віброштампом; к — третє бетонування; л — віброштампування втретє; м — оста­точне бетонування; н — заповнення нижньої частини свердловини щебенем або жорсткою бетонною сумішшю; о — трамбування; п — буріння свердловини; р — опускання міні-паль; с — заглиблення міні-паль; т — бетонування палі; у — буріння свердловини під глинистим розчином; ф — розбурення розширення; х — монтаж армокаркаса; ц, ч — етапи бетонування; ш — улаштування оголовка; 1 — кондуктор; 2 — буровий орган; 3 - армокаркас; 4 — бункер з бетонолитною трубою; 5 — баддя; 6 — віброштамп; 7 – інвентарна обсадна труба; 8 — вібратор; 9 — трамбівка; 10 — міні-палі; 11 — бурова машина; 12 - свердловина, заповнена глинистим розчином; 13 — насос; 14 — глинозмішувач; 15 – відстій пульпи; 16 — бур-розширювач; 17 — контейнер для пульпи, що витісняється зі свердловини бетоном; 18 — опалубка для формування оголовка палі

Буроін'єкційні палі (рис. VI.5) влаштовують забуренням шнекової колони в ґрунт на повну її глибину Шнекова колона при цьому повин­на мати трубчасте осердя, відкрите зверху і знизу. Бетононасосом, приєднаним гнучким бетоноводом до верху труби шнекової колони, до забою скважини нагнітають бетонну суміш з одночасним підйомом шнека. У процесі бетонування контролюють витрати бетонної суміші, швидкість підйому бурової колони та тиск нагнітання. Після повного підйому шнека видаляють залишки бурового шламу. За потреби в забе­тоновану скважину вдавлюють арматурний каркас та формують оголо­вок палі. Такі палі доцільно влаштовувати в сухих стійких ґрунтах, тому що у водонасичених слабких грунтах стовбури паль можуть мати неконтрольовані розширення або розриви цілісності.

Рис. VI.5. Технологічна схема виготовлення буроін’єкційної палі:

а – буріння свердловини шнеком; б – нагнітання бетонної суміші в свердловину через шнек з одночасним витягуванням бурової колони; в – видалення вибуреного грунту; г – формування оголовка палі; 1 – буровий орган; 2 – бетононасос; 3 – автобетонозмішувач; 4 – гнучкий бетоновід; 5 – грейфер; 6 – паля; 7 – оголовок палі; 8 – арматурний каркас.