Строительные технологии

Технология возведения подземной части зданий и сооружений

Раздел: Быт. Хозяйство. Строительство. Техника

Забивные сваи погружают в грунт ударами, вибрацией, вдавливанием и комбинацией этих способов.

На строительной площадке места складирования свай должны быть расположены ближе к путям движения копров, чтобы подъем свай можно было выполнять копром без крана. Передвижение копров должно быть по возможности прямолинейным с минимальным числом поворотов.

Наибольшее распространение получил ударный метод погружения свай. По этому методу для погружения свай используются различные молоты — механические, паровоздушные и дизель-молоты, которые монтируются на копрах или мобильных копровых установках.

Процесс погружения сваи состоит из следующих операций: перемещения сваебойной установки к месту погружения сваи, подтаскивания, подъема, выверки и установки сваи, а затем забивки до проектной отметки или заданного отказа.

При больших объемах свайных работ и применении свай длиной более 12 м используют универсальные копры башенного типа, установленные на платформах-тележках, передвигаемых по рельсам. Такие копры имеют большую грузоподъемность и значительную собственную массу.

Наибольшее, распространение получили в промышленном и гражданском строительстве самоходные сваебойные установки на базе кранов, экскаваторов, тракторов и автомобилей.

Такие установки имеют большую маневренность и применяются для погружения свай длиной 3—10 м. Сваебойные установки позволяют подтаскивать и поднимать сваю, заводить голову сваи в наголовник.

Эффективность забивки сваи за-висит от правильного выбора свайного молота, а именно от правильного определения соотношения его массы и массы сваи. При этом также учитывается вид грунта, в который погружается свая. Масса ударной части свободно падающего молота при забивке сваи длиной 12 м в плотные грунты должна равняться 1,5 массы сваи с наголовником, а при забивке в грунты средней плотности 1,25 этой массы.

Паровоздушные молоты бывают одиночного и двойного действия.

В молотах простого действия энергию  привода   (пар  или  сжатый  воздух) используют только для подъема ударной части, а падение его совершается под действием собственной массы. В молотах двойного действия энергия привода идет и на движение ударной части вниз, увеличивая ее скорость и, следовательно, силу уда: ра. Молоты одиночного действия имеют массу ударной части 1,25—6 т, число ударов не превышает 30 ударов в минуту. У большинства паровоздушных молотов двойного действия ударной частью является поршень. Число ударов молота в 1 мин может быть более 200 и его можно регулировать автоматически. С помощью молотов двойного действия сваи забивают в вертикальном и наклонном положении.

Дизель-молоты бывают трубчатые и штанговые. Ударная часть штанговых молотов представляет собой подвижный цилиндр, открытый снизу и перемещающийся в направляющих штангах. При падении цилиндра на неподвижный поршень в камере сгорания воспламеняется смесь воздуха и топлива. Энергия, образующаяся в результате сгорания смеси, подбрасывает цилиндр вверх, после чего происходит новый удар и цикл повторяется. Топливо поступает в форсунку камеры сгорания по трубке, проходящей в блоке поршня, с помощью   насоса    высокого   давления, который приводится  в действие подвижным цилиндром.

У трубчатых дизель-молотов неподвижный цилиндр, имеющий набот, является направляющей конструкцией. Ударной частью молота является подвижный поршень с головкой. Распыление топлива и воспламенение смеси происходит при ударе головки поршня по поверхности сферической впадины цилиндра, куда подается топливо насосом низкого давления.

Число ударов в 1 мин у штанговых дизель-молотов 50—60, у трубчатых 47—55.

Трубчатые дизель-молоты по сравнению со штанговыми, при одинаковой массе ударной части обладают значительно большей (в 2—3 раза) энергией удара. Для забивки свай длиной 8—10 м рекомендуется принимать следующее отношение массы ударной части молота к массе сваи: при штанговых — 1,25: при трубчатых дизель-молотах 0,5—0,7.

Зимой штанговые дизель-молоты можно запускать при температуре —30 °С, а для запуска трубчатых дизель-молотов уже при температуре до —20°С необходимо применять специальные присадки к топливу и предварительно подогревать молот в течение 20—30 мин. Штанговые молоты в зимних условиях работают более устойчиво.

Наголовники позволяют закрепить сваю в направляющих сваебойной установки и предохранить головы свай от разрушения при ударах молота. При забивке свай подвесными и паровоздушными молотами применяют металлические литые и сварные наголовники с амортизационными прокладками из древесины твердых пород или полимерных материалов. Наголовник подвешивают к молоту за ушки и вместе с ним поднимают и опускают на сваю. Для дизель-молотов применяют наголовники с поворотной рамкой, которые позволяют при опущенном молоте заводить во внутреннюю полость головку сваи, лежащей на грунте. После перемещения копра на требуемую позицию его центрируют по оси забиваемой сваи. Выверяют вертикальность стрел в двух плоскостях, а для забивки наклонных свай устанавливают заданные углы наклона стрел. После этого копер закрепляют натяжными скобами или аутригерами, поднимают молот и закрепляют в верхнем положении. С помощью каната и выносных блоков подтягивают сваю, поднимают и устанавливают ее на место погружения. Верхним концом сваю подводят под наголовник и опускают молот.

После установки сваи на грунт и ее выверки молот медленно опускают на наголовник и под действием массы молота заостренный конец сваи вдавливается в грунт. Для обеспечения правильного направления сваи, первые удары выполняют с небольшой высоты (не более 0,4—0,5 м). При использовании дизель-молотов замеряют время работы молота на каждый метр погружения сваи и число ударов в 1 мин. Важно в начале погружения сваи следить за правильностью погружения сваи в плане- и по вертикали или по заданному углу наклона. Наклонные сваи забивают сваебойными установками, направляющие мачты которых могут быть установлены с уклоном. Мачту устанавливают по указателю наклона, который имеет шкалу с делениями.

В конце забивки с помощью механических и паровоздушных молотов одиночного действия, когда свая погружена приблизительно до проектной отметки или до проектного отказа, забивку производят «залогами» по 10 ударов в каждом. При забивке свай молотами двойного действия и дизель-молотами считать удары затруднительно, поэтому замеряют величину погружения за 1 мин.

При использовании самоходных сваебойных установок продолжительность основных операций (забивка свай) составляет всего 40 % времени, а остальное время расходуется на вспомогательные операции. При применении несамоходных копров и выполнении свайных работ в зимнее время вспомогательные операции занимают 70—80 % общего времени, расходуемого на погружение сваи. Таким образом, механизация вспомогательных операций имеет важное значение для повышения производительности труда.

При вибрационном методе сваю погружают с помощью вибрационных машин, динамическое воздействие от которых позволяет преодолевать сопротивление грунта по боковой поверхности и под острием сваи.

В качестве вибрационных машин используют вибропогружатели, которые подвешивают к мачте сваепогружающей установки и соединяют наголовником со сваей.

 Амплитуда колебаний и масса вибросистемы (вибропогружатель, наголовник и свая) должны обеспечить разрушение структуры грунта с необратимыми деформациями.

Вибропогружатели разделяются на высокочастотные (700—-1500 мин-1) и низкочастотные     (300—500    мин-1).

Высокочастотное предназначены для погружения легких свай в грунты, не оказывающие большого сопротивления, например, в водонасыщенные песчаные и слабые пластичные пылевато-глинистые грунты.

Низкочастотные погружатели применяются при погружении тяжелых железобетонных свай и оболочек диаметром более 1000 мм. Выбор вибропогружателей следует производить исходя из несущей способности сваи и грунтовых условий.

Для   низкочастотных   вибропогру.-,, жателей необходимую вынуждающую силу,   кН,   определяют   по   формуле

Вибропогруженин свай в начале должно производиться при небольшой скорости опускания вибропогружателя, без слабины каната, но и без Сильной натяжки. Этим предупреждают возможность отклонения сваи в начальный период погружения.

Вибрационный метод наиболее эффективен при погружении свай в несвязные грунты. Для погружения свай в маловлажные плотные пыле-вато-глинистые грунты необходимо устраивать лидирующие скважины с помощью буровых механизмов. Более универсальным является виброударный метод погружения свай вибромолотами, которые по виду привода разделяются на электрические, пневматические, гидравлические и вибромолоты с двигателями внутреннего сгорания.

Наиболее распространенные пружинные вибромолоты работают следующим образом. При вращении дебалансов в противоположных направлениях вибровозбудитель совершает периодические колебания. Когда зазор между ударником вибровозбудителя и наковальней наголовника меньше амплитуды колебания вибровозбудителя, ударник периодически ударяет по наковальне наголовника сваи. Для более эффективного погружения сваи масса ударной части вибромолота должна быть не менее 50 % массы сваи и составлять 650— 1350 кг.

Статическое вдавливание свай осуществляется путем передачи на сваю повышенной массы, а при вибрационном вдавливании одновременно с действием вибрации. Для погружения свай методом статического вдавливания используют установки, состоящие из двух тракторов, направляющей рамы и опорной плиты.

Процесс вдавливания свай заключается в следующем. Трактор с мачтой устанавливают над местом погружения свай и с помощью лебедки на поверхность земли опускают опорную плиту, на которую затем устанавливают пригрузочный трактор. Предварительно лебедкой сваю помещают в проем мачты трактора, находящегося на грунте. Усилия от лебедки передают на наголовник и он начинает перемещаться по направляющим, вдавливая сваю в грунт.

Установка развивает вдавливающее усилие до 350 кН и может погрузить за смену 10—15 свай длиной до 6 м. Точность погружения свай обеспечивается устройством лидирующих скважин. Недостатками этого метода являются низкая производительность, громоздкость оборудования, что снижает маневренность, и небольшая глубина погружения свай.

Более эффективным является вдавливание свай с помощью вибровдав-ливающих установок, когда свая погружается от комбинированных воздействий вибрации и статической нагрузки. На задней раме вибровдав-ливающей установки расположен электрогенератор, работающий от двигателя трактора, и двухбарабанная лебедка. На передней раме находится направляющая стрела с вибропогружателем и блоки, через которые проходит вдавливающий канат от лебедки. После установки сваи и включения вибропогружателя свая погружается в грунт за счет воздействия вибрации, а также за счет собственной массы, массы вибропогружателя и части массы трактора, передаваемой вдавливающим канатом через вибропогружатель на сваю.

Вибрация создается низкочастотным погружателем с подрессоренной плитой.

Для снижения сопротивления в плотных грунтах сваи погружают с применением подмыва. Воду подают под давлением не менее 0,5 МПа по трубкам диаметром 38—62 мм, укрепленным на свае. Расположение трубок может быть боковым и центральным, когда один одноструйный или многоструйный наконечник размещен по центру погружаемой сваи. При боковом подмыве создаются более благоприятные условия для снижения сил трения по боковой поверхности сваи. В результате подмыва свая погружается под действием собственной массы и массы установленного на ней молота или вибропогружателя. Если сама свая не погружается, ее, не прекращая подмыва, забивают легкими ударами молота или вибрированием. При подмыве нарушается сцепление грунта под острием и по боковой поверхности сваи, что снижает ее несущую способность. Поэтому на последние 1—2 м сваю погружают без подмыва. Дополнительные операции по погружению свай с подмывом приводят к увеличению трудоемкости  и  стоимости  работ,  в  связи  с чем этим методом пользуются довольно редко, главным образом при погружении тяжелых свай длиной более 8 м и оболочек.

При погружении составных свай требуется стыковать сваи в процессе погружения.

В нашей стране разработаны новые конструкции забивных свай, которые находят применение в некоторых грунтовых условиях.

В слабых грунтах применяются булавовидные сваи. Такие сваи были применены на строительстве трассы гидрозолоудаления Красноградской ТЭЦ на заболоченной территории в качестве фундаментов под опоры трубопроводов.

Самораскрывающиеся козловые сваи представляют собой не связанные друг с другом элементы, имеющие скосы нижних концов. Для. погружения таких свай в грунт сваи располагают друг с другом скосами внутрь. По мере погружения свай их нижние концы    расходятся    вследствие    воздействия на скосы, а также на боковые внутренние поверхности раздвигающихся свай реактивных сил грунта.

Характер работы самораскрывающихся свай при внедрении в грунт существенно отличается от работы обычных наклонных свай, так как при погружении каждая ветвь сваи совершает сложное движение, перемещаясь поступательно вниз и поворачиваясь относительно шарнира наголовника.

В плотных песчаных и пылевато-глинистых грунтах с показателем текучести /L<;0,1 не рекомендуется применять самораскрывающиеся сваи из-за больших изгибающих моментов, возникающих при погружении таких свай в грунт.

При погружении свай в сезонно промерзающие грунты приходится выполнять дополнительные операции, обеспечивающие погружение свай на проектную отметку. Если глубина промерзания не превышает 0,5—0,7 м, то при использовании мощных молотов удается пробить сваи через мерзлый слой грунта. Иногда для предотвращения промерзания заблаговременно утепляют места забивки свай опилками, соломой. Если предотвратить промерзание не удалось, то мерзлый слой разбуривают лидирующими скважинами, разрушают виброударными установками или разрушают другими механическими способами, а также производят оттаивание мерзлого грунта. Грунт отогревают огневым способом с помощью термобуров с реактивными горелками или термохимическим. Применяют также глубинный электропрогрев грунта. Иногда используют тепловые электронагреватели (ТЭНы).

При разработке ППР рекомендуется учитывать требования, обеспечивающие повышение производительности труда:

места складирования свай должны располагаться ближе к путям движения копров, чтобы захват и подъем сваи можно было выполнять с копров;

перемещение копров должно быть по возможности прямолинейным с минимальным числом поворотов и минимальными холостыми проходами;

по возможности транспортные средства внутри стройплощадки должны   двигаться   по   кольцевой   схеме.

В состав ППР свайных работ должны    входить   следующие    материалы: характеристики свайных фундаментов, их объем и схема расположения свай на свайном поле, технологические расчеты, технологические карты, содержание схемы производства работ, графики или циклограммы работ.

Порядок погружения свай определяется ППР и, как правило, зависит от применяемого оборудования для погружения свай и проектного расположения свай.

При прямолинейном расположении свай отдельными рядами или в кустах наибольшее распространение получила рядовая система погружения свай. Спиральная система предусматривает погружение свай концентрическими рядами от краев к центру свайного поля. При сложном расположении свай и больших расстояниях между ними порядок погружения определяется соображениями эффективного использования оборудования. При выборе порядка погружения свай необходимо учитывать возможность сокращения продолжительности операций по подтаскиванию свай.

На выбор метода погружения свай оказывают влияние следующие факторы: физико-механические свойства грунта, вид применяемых свай, глубина погружения, стесненность строительной площадки, конструктивные особенности и производительность применяемого оборудования, а также объем свайных работ. Масса, длина и конструкция сваи оказывают существенное влияние на выбор сваепо-грузочного оборудования.

Сваепогружающие установки должны иметь небольшую массу, максимальную маневренность, простоту монтажа, демонтажа и обслуживания в эксплуатации.

 Машины и оборудование для погружения забивных свай. Копры ...

 Устройство фундаментов из забивных свай и шпунтов. Машины ...

 Забивные сваи. ФУНДАМЕНТЫ ИЗ ЗАБИВНЫХ СВАЙ И ШПУНТОВЫЕ ОГРАЖДЕНИЯ

 Сваи-оболочки. Особенности погружения железобетонных свай-оболочек

 Сваи. НАЗНАЧЕНИЕ СВАЙ, ИХ ВИДЫ И СПОСОБЫ ПОГРУЖЕНИЯ В ГРУНТ

 Забивка свай молотами. Копры

 Молоты сваебойные. МАШИНЫ, МЕХАНИЗМЫ И ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ УСТРОЙСТВА ...