Пневмопробійники - це пневматичні машини імпульсної дії, що застосовуються для влаштування пальових підстав при зведенні фундаменту. Вони призначені для пробивання в грунтах вертикальних, горизонтальних і похилих свердловин, які можуть бути наскрізними (при влаштуванні проколів) або глухими (при пробиванні свердловин для утворення паль з метою посилення фундаментів та основ). Конструкція пневмопробійника включає в себе саморушну реверсивну пневматичну машину ударної дії, що має сигароподібний наконечник (корпус), усередині якого розташовані механізм розподілення повітря і реверсування ходу і ударник. Стисле повітря до робочого органу пневмопробійника подається по гнучкому шлангу діаметром 25 мм, довжина якого знаходиться в прямій залежності від глибини свердловини, що підлягає утворенню Пневмопробійники.
Сутність цієї технології полягає в пристрої набивних паль у вертикальних свердловинах, утворених Пневмопробійники, з наступним заповненням бетонною сумішшю вологістю 6-8%. При повторному проходженні пневмопробійника ця суміш вдавлюється в грунт, розташований по боковій поверхні свердловини. Подальша робота пневмопробійника призводить до утрамбовування бетону в бічну поверхню, вже ущільнену бетоном.
Повтор описаних операцій проводиться до тих пір, поки не буде отримана паля такого діаметру, який визначений розрахунком і вказаний в проекті. Свердловина від останнього проходження пневмопробійника заповнюється литим бетоном або ж залишається незаповненою. Утворюється циліндрична порожниста паля або має сердечник з бетону (рис. 100). У тих випадках, коли необхідно отримати залізобетонну палю, виробляється армування її просторовим каркасом. Ця робота проводиться таким чином. Після утворення першої ущільненої оболонки Пневмопробойник (робочий орган) витягується з свердловини і туди вставляється арматурний каркас зі стислою поперечною арматурою, а потім подається бетон. Формування палі супроводжується переміщенням арматурного каркаса з бетоном по радіусу. При цьому поперечна арматура розправляється і займає проектне положення.
Це пояснюється тим, що при влаштуванні свердловини відбувається випинання грунту по її бічній поверхні. В результаті зменшується міцність бетону в її верхній частині, чому сприяє також повернення робочого органу пневмопробійника з свердловини. Помітне зниження міцності властивостей стовбура палі, утвореного таким чином, спостерігається до глибини її, рівний 1-1,5 діаметра.
Як вказувалося вище, отримана порожнину при останній проходці свердловини може залишитися порожнистої. Однак з метою підвищення несучої здатності рекомендуемся її заповнити бетоном з подальшим ущільненням. Усунути вищеописане явище можна статичним навантаженням, прикладеної на поверхню грунту навколо утвореної свердловини на період пристрою палі. Слід мати на увазі, що діаметр вантажної площадки повинен бути рівний трьом діаметрам формованої палі, а тиск статичного навантаження на грунт одно побутовому тиску його на глибині, рівній п'яти діаметрам формованої палі. Таке навантаження входить в комплект навісного обладнання ОН-15, розробленого для формувань палі. Розмір цієї плити в плані - 0,8 х 0,8 м. За допомогою навісного устаткування вона встановлюється по центру формованої палі (в центрі плити є отвір для проходження робочого органу пневмопробійника). Тиск плити на околосвайную зону грунту варіюється в межах 0,030-0,045 МПа, що відповідає побутовому тиску грунту на глибині 1,8-3 м.
Свердловина заповнюється монолітним бетоном при куті нахилу лотка до вертикалі 12-150. При цьому щільність напівсухий суміші, ущільненої власною вагою при його опусканні (падінні) на раніше опущений бетон, по досвідченим даним, дорівнює 0,68-0,8 по відношенню куплотненному глибинними вібраторами або трамбуваннями. При цьому розміри зовнішнього стовбура палі знаходяться в прямій залежності від кількості проходів в раніше утвореної свердловині по бетону.
Серійно випускаються вітчизняною промисловістю пневмопробійники ІГ 46-03 використовуються в даний час для влаштування розглянутих паль на багатьох об'єктах. Однак необхідність у частому реверсировать ході пневмопробійників (при витяганні з освічених свердловин) призводить до швидкого їх зносу. Слід мати на увазі, що розглянута технологія дозволяє влаштовувати палі з перемінним діаметром по довжині. У їх верхній частині утворюється уширение, що доцільно застосовувати при посиленні фундаментів існуючих будівель. Воно утворюється при повторному заповненні свердловини і проходженні робочого органу пневмопробійника в тих місцях, де таке уширение необхідно виконати.
Зазначений спосіб утворення свердловин (наприклад діаметром 130 мм) сприяє отриманню паль діаметром 200, 250 і 300 мм, довжиною 5 м з підвищеною питомою несучою здатністю, що перевищує в 1,5-2,5 рази цей показник для забивних паль перетином 300 х 300 мм при глибині занурення 7 м і в 2,5-4 рази - для буронабивних паль. Для влаштування паль Інститутом гірничої справи запропонований наступний склад бетону (у%): цементу М300, М400 ГОСТ10178-62-15-25, пескаГОСТ8736-62-35-40, щебеню 5-20 мм ГОСТ 8267-62-35-40. Підбір складових бетонної суміші проводиться на основі наявної в розпорядженні будівельників марки цементу, а також гранулометричного складу щебеню і піску. В якості можливого варіанту складу бетонної суміші на 1 м3 виготовленого бетону можна прийняти: цементу М300 - 530 кг, піску - 920 кг та води - 160 л.
При цьому вологість напівсухого бетону, виходячи з технологічних міркувань, повинна варіюватися в інтервалі 6-7%. Більш суха бетонна суміш не забезпечує цілісності бічних граней відформованої свердловини пневмопробійника. Бетон же з більшою вологістю не має здатність надавати достатній опір реактивним зусиллям, що виникають при русі пневмопробійника. Запропонований склад бетонної суміші більш технологічний і в той же час створює досить міцний стовбур палі. Дослідним шляхом встановлено, що Кубікова міцність випробуваних зразків, узятих зі стовбура утвореної вищеописаним способом палі, коливається в інтервалі 23-28 МПа, що вище міцності бетону марки М200. Однак необхідно мати на увазі те, що міцність бетону у верхній частині палі менше порівняно зі стовбуром її.
До початку роботи шланг пневмопробійника підключається до машини і компресора, встановлюється в стартовий пристрій в задане положення з подальшою подачею стисненого повітря. У роботі корпус робочого органу під впливом ударника переміщається в грунті в потрібному напрямку. Утворюється свердловина з ущільненими бетонними поверхнями. У міру занурення робочого органу пневмопробійника до певної позначки при відхиленні його від заданого напрямку або зустрічі з непереборною перешкодою (валуни великих діаметрів і розмірів, інші міцні предмети) проводиться реверсування ходу машини. Умовний сигнал, команда на реверсування, подається за допомогою шланга, отсоединенного від джерела утворення стисненого повітря. При цьому шланг обертається проти годинникової стрілки до обмежувачів приблизно на 10,5 обороту. Після подачі стисненого повітря ударник хвостовою частиною завдає ударів по задній стінці машини, що і призводить до виходу її з утвореної свердловини.