При закладке свайного фундамента одним из важных этапов работ является погружение свай. От выбора подходящей технологии зависит не только простота реализации проекта, но и длительность эксплуатации возводимого объекта. Поэтому к выбору следует подходить грамотно и учитывать все данные, полученные при инженерных изысканиях.

Классификация методов

Методы погружения подразделаются на ударные и безударные. Ударные применяются для в плотные грунты или при значительных диаметрах опор. Они являются наиболее распространёнными благодаря высокой эффективности технологии и достижению максимальной несущей способности основания. Безударные способы применяются при монтаже фундамента в сыпучих неплотных грунтах или подтопляемых. Благодаря применению специальных технологий удаётся существенно упростить задачу погружения опор и при этом достичь прочности основания, сравнимой с ударными способами.

Ударные способы бывают следующих типов:

1. Ударный.
2. Вибрационный.
3. Виброударный.

Погружение свай безударным методом подразделяется на следующие типы:

1. Завинчивание.
2. Подмыв.
3. Электроосмос.
4. Вдавливание.

Ударный метод

Технология ударного воздействия базируется на применении специализированных агрегатов – копров, которые оборудованы молотами, способными вбивать опоры в слои почвы. Сила удара молота о сваю сообщает ей поступательную энергию, под действием которой она заглубляется, вытесняя и уплотняя слои грунта. Площадь уплотнения оказывается равной примерно 2-3 диаметрам сваи и создаётся непосредственно в поле механического воздействия.

Виды ударных установок

Ударная установка может быть оснащена штанговым и трубчатым молотом. В штанговых машинах молот цилиндрической формы перемещается вдоль направляющих. При его падении на сваю в управляющей камере сгорания происходит повышение давления, в результате чего молот поднимается. Затем под действием силы тяжести он падает на сваю и цикл повторяется.

Трубчатый молот оснащён неподвижным цилиндром со специальной направляющей конструкцией, называемой шаботом. Ударная часть представляет собой поршень с головкой, который при сгорании топлива воздействует на сваю. Фиксация сваи выполняется наголовником, закрепляемым к молоту. Благодаря этому верхняя часть забиваемой опоры не повреждается под ударным воздействием, а сообщаемая энергия распределяется равномерно по её поперечной площади.

Для трубчатого молота важно подобрать наголовник с точно совпадающим внутренним размером сваи для забивки. Это позволит избежать перекосов опоры относительно вертикали при ударах молота уже после того, как была выполнена правильная установка.

Погружение заранее изготовленных свай способно существенно ускорить процесс их забивки и, соответственно, закладки фундамента при любых температурах окружающей среды.

Ударные методы погружения заранее изготовленных свай

Погружение свай осуществляется специальными ударными самоходными или рельсовыми установками, поэтому перед проведением работ необходимо разровнять строительную площадку. Крепление сваи в вертикальном положении осуществляется на копры. Внешне они представляют собой стрелы, которые позволяют поднимать и закреплять свайные опоры.

Процесс забивки на начальных этапах производится медленно, так как необходимо задать свае направление движения без допущения даже минимальных ошибок. Когда она погрузится в грунт на достаточную глубину, начинают установку работать с постепенным повышением скорости вбивания до максимально возможной. Процесс забивки считается завершённым, когда опора погружена на проектную глубину или если же при работе молота в течение некоторого времени никаких изменений в её положении не наблюдается.

Ударный метод забивки является весьма распространённым в строительстве различных объектов, так как отличается относительной простотой, возможностью получения высокопрочного фундамента, высокой скоростью строительства. Особенно он эффективен при возведении домов с большой площадью, так как снижаются финансовые и трудовые затраты.

Вибрационный метод

Погружение свай вибрационным методом основано на снижении сопротивляемости грунта за счёт сообщения свайной конструкции механических вибраций. В результате удаётся достигать снижения трения при погружении, за счёт чего снижается вдавливающее усилие в несколько раз, если сравнивать с ударным методом. Уплотнение грунта в данной ситуации увеличивается максимум до 3 диаметров свай.

Принцип вибрационного метода

Вибропогружатель представляет собой специальную электромеханическую установку, работающей по принципу создания дисбаланса вибратора: горизонтальные центробежные силы полностью исключаются, а вертикальные складываются. В результате амплитуда вибраций и масса системы позволяют разрушать структуру грунта любой плотности с созданием необратимых деформаций, приводящих к снижению его плотности. Частота колебаний составляет примерно 400-450 в минуту. Диаметры погружаемых свайных опор могут составлять более 1 м.

Чтобы обеспечить надёжное закрепление свай в грунте вибрационным методом, примерно за 25-20 см до достижения расчётной глубины прекращают использование низкочастотной вибрации и используют ударный метод погружения.

Погружение лёгких свай с длиной до 3 м в неплотные почвы требует применения высокочастотных колебаний (более 1,5 тысячи в минуту). Это позволяет ускорить их погружение без потерь несущей способности.

Работа вибрационных установок

Наиболее распространёнными вибромолотами являются пружинные. При вращении дисбалансных валов в противоположных направлениях создаются периодические колебания. Если уменьшается зазора между сваей и ударником возбудителя вибраций до уровня ниже амплитуды колебаний, то ударник начинает удары по оголовнику сваи. Это позволяет вибромолотам настраиваться на режим работы автоматически, то есть повышать энергию, сообщаемую забиваемой опоре в моменты прохождения более плотных слоёв грунта.

Масса молота должна быть не меньше 50% веса сваи, в среднем она составляет от 0,65 до 1,35 т.

Основные сферы применения вибрационного метода

Вибрационные методы погружения свай оптимально применять в пересыщенных влагой песчаных грунтах. Если количество влаги минимально, то потребуется дополнительное использование буровых установок.

Для проходки почв с преобладанием глинистых слоёв требуется повысить частоту колебаний. При этом показатель плотности грунта должен быть в пределах 0,25-0,75.

Вибрационные установки в условиях плотной застройки следует использовать только в нерезонансных режимах. То есть частота колебаний должна быть в пределах 40-50 Гц.

Виброударный метод

Погружение забивных свай виброударным методом основано на одновременном воздействии на них вибраций и ударов молота в сочетании с использованием статического пригруза.

Конструктивно установка отличается от ударной и вибрационной, так как имеет две рамы, на одной из которых находится электрогенераторный агрегат с лебёдкой и двумя барабанами, а на второй – направляющая стрела с вибропогружателем и блоками.

При установке вибровдавливающего агрегата на рабочее место, вибропогружатель спускают вниз и при помощи наголовника соединяют со сваей, а затем поднимают. Сваю позиционируют в правильном положении относительно места забивки. В момент начала работы вибропогружателя свайная опора начинает погружаться в грунт за счёт собственного веса и вибропогружателя, а также создаваемых колебаний. Одновременно с включёнными вибрациями работает также и ударный молот. Это позволяет существенно упростить заглубление сваи, в сравнении с ударным или вибрационным способом.

Погружаемые сваи могут быть длиной до 6 м. При больших длинах возможно повреждение свайных опор и существенное усложнение позиционирования направления погружения под заданным углом относительно вертикали.

Безударные методы

Безударные способы основаны на достижении умягчения грунта, использовании специальной конструкции опор либо упрощении погружения свай. Данные методы позволяют существенно упростить трудозатраты на погружение опор фундаментов в среднем на 20-40%.

Метод завинчивания

Технология завинчивания применяется для заглубления винтовых свай. Их лопастная конструкция позволяет при сообщении вращательного момента углублять свайные опоры в грунт даже без применения спецоборудования и тягачей.

Посмотрите видео о том, как происходит процесс монтажа опоры с помощью ввинчивания в грунт.

Метод используется в тех случаях, когда требуется возвести малоэтажное здание, мачты, линии электропередач и другие сооружения в условиях неплотных или подтапливаемых грунтов. Технология относительно простая и может применяться в условиях любого климата.

Винтовые сваи обычно изготавливают из стали или железобетона. Нижняя часть имеет уширение за счёт установленных лопастей, что придаёт завинченной опоре дополнительную стойкость к сдвиговым и выдёргивающим силам. Сваи можно вкручивать без проблем даже в условиях плотной застройки, не беспокоясь за возможное проседание грунта под возведёнными объектами.

Метод подмывания грунта

Установка свай методом подмывания грунта применяется для заглубления опор в сыпучих и рыхлых слоях. Наибольшая эффективность достигается при необходимости погружения свайных конструкций с большим диаметром и/или длиной.

Технология заключается в размытии грунта под высоким напором воды, подаваемой по трубам с диаметром 38-62 мм в направлении заглубления сваи. Плотность грунта снижается за счёт разрыхления и вымывания, а поднимающаяся на поверхность вода размывает стенки и уменьшает боковое трение погружаемой конструкции о проходимые слои почвы. Путь сваи освобождается под собственным весом, а грунт вымывается на поверхность.

Трубки для подачи воды могут находиться сбоку или по центру сваи. Боковая водяная струя является наиболее выгодной, так как позволяет существенно облегчить процесс заглубления за счёт снижения влияния бокового трения. Крепление трубок выполняют так, чтобы их концы находились выше острия свайных опор на 300-400 мм. Минимальное давление воды составляет 500 кПа.

Способ подмыва грунта категорически запрещается применять, если в результате инженерных изысканий было выяснено, что присутствуют проседающие слои почвы либо поблизости построено здание, которое может быть разрушено.

Во время подачи воды могут ухудшаться несущие способности плотного слоя, поэтому подмыв грунта останавливают за 50-200 см до достижения заданной проектной глубины.

Метод электроосмоса

Технология установки свай методом электроосмоса основана на погружении двух свай с подключением одной к отрицательному полюсу электросети, а второго – к положительному. В результате такого подключения влага начинает скапливаться вблизи отрицательно заряженной опоры, облегчая ей погружение. Дополнительно для ускорения заглубления можно использовать забивную установку.

После отключения тока несущие способности грунта полностью восстанавливаются. Уровень влажности выравнивается до прежнего состояния.

Метод вдавливания

Технология вдавливания свай эффективно применяется для опор небольшой длины от 3 до 5 м и с трубчатым сечением. Погружение свай осуществляется путём воздействия статической нагрузки.

Посмотрите видео, как происходит процесс вдавливания железобетонных опор.

Сначала выполняется установка опоры в нужное положение, на верхнюю часть закрепляют оголовок, а затем посредством воздействия стрелы агрегата базовой машины производится погружение. Одновременно с вдавливанием может прикладываться и вибрационное воздействие.

Перед вдавливанием в грунты с высокой плотностью необходимо пробурить небольшую скважину, задающую направление для движения сваи.

Усилие вдавливания обычно составляет в пределах до 350 кН. Максимальная длина сваи достигает 6 м.

Схемы погружения свай

Любой метод погружения свай должен быть применен с определённой последовательностью, которую определяет заранее составленная схема. Расположение опор определяется данными изысканий, конструкцией возводимого объекта, а также планом участка. Кроме того, грамотно составленная схема позволит обеспечить минимальные передвижения техники и существенно ускорить процесс строительства.

Схема наполнения свайного поля может быть следующего типа:

1. Рядовая. Отличается простотой планирования и реализации. Данная схема считается наиболее эффективной при строительстве на песчаных и гравийных грунтах, отличающихся сыпучестью. Ограничением применения являются плотные почвы, в которых наблюдается повышенная связь частиц и велика вероятность усадок.
2. Спиральная. Такая схема применяется при кустовом размещении свайных опор. Может быть реализована двумя способами: с расположением свай по спирали от периметра здания к центру либо наоборот. Благодаря этому достигается равномерное распределение нагрузки на почву, существенно снижается вероятность усадок или создания уплотнений.
3. Секционная схема используется на участках с плотным грунтом. Реализуется следующим образом: забивается две сваи, затем пропускается ряд и устанавливаются снова две сваи и так проходят всё свайное поле в одном направлении через ряд, а затем его меняют и устанавливают опоры в пропущенных рядах. На рыхлых почвах такая схема неприменима.

Заключение

Мы постарались описать основные варианты погружения свай ударными и безударными методами, проиллюстрировать их преимущества и недостатки. Проанализировав данные рекомендации и советы по технологии установки свайного поля по нескольким видам схем, вы сможете самостоятельно спроектировать основание собственного дома.

СК "Богатырь" предлагает услуги по забивке металлических свай в Москве и области. Для выполнения работ мы привлекаем современную сваебойную технику и опытный персонал, который реализует любые проекты качественно и оперативно.

На данной странице представлена информация о металлических сваях. Мы рассмотрим винтовые опоры, шпунтовые трубы и шпунт Ларсена, узнаем сферу их применения, способы монтажа и виды спецтехники, используемой для установки стальных свай.

Виды металлических свай

Разнообразие применяемых в жилищном и промышленном строительстве металлических свай классифицируется на виды согласно форме конструкции, согласно которой выделяют:

• Шпунтовые трубы.

Металлические винтовые сваи

Винтовые сваи представляют собой стальные стержни, в нижней части которых размещены лопасти винтообразной формы.

Рис. 1.1

Существует четыре вида винтовых свай:

• Одновитковые, применяемые в условиях высокоплотной почвы;
• Двухвитковые - за счет дополнительной лопасти имеют увеличенную устойчивость, что позволяет использовать их в низкоплотном грунте;
• Многовитковые сваи заостренного типа, используются для монтажа в твердую почву и грунт с большим количеством каменистых вкраплений;
• Узколопастные трубчатые конструкции - применяются в мерзлых грунтах.

Рис. 1.2

Металлические шпунтовые сваи

Представляет собой металлопрокат корытообразной формы длиной от 5 до 20 метров, на торцевых частях которого размещены пазовые замки. Посредством замков отдельные шпунтины соединяются в монолитные, не пропускающие воду стенки.

Существует несколько подвидов шпунта Ларсена - Л4, Л5, Л5-УМ и ЛП, которые отличаются между собой толщиной стенок, весом, полезной шириной, показателями прочности и устойчивости замков на разрыв.

Рис. 1.3 : Характеристики металлического шпунта Ларсена

Металлические шпунтовые трубы

Шпунтовые трубы имеют полую круглую форму и аналогичные шпунту Ларсена пазовые замки на боковых контурах. Такие изделия, за счет большего сечения, отличаются максимальной устойчивостью в грунте. Они применяются в условиях, где от шпунтовой стенки требуется повышенное сопротивление опрокидыванию и низкий момент инерции.

Рис. 1.4

Диаметр трубчатого шпунта варьируется в пределах от 53 до 142 см. Длина - от 6 до 28 метров. Для изготовления трубошпунта используется сталь марок СТ3КП и16ХГ.

Рис. 1.5

Применение металлических свай

Сфера применения разных видов металлических свай отличается. Винтовые конструкции используются для обустройства фундаментов малоэтажных зданий и сооружений - полноценный фундамент на таких опорах можно возвести за 2-3 рабочих дня, что в десятки раз меньше, чем сроки строительства любых железобетонных оснований.

Рис. 1.6

Помимо фундаментов жилых домов, сваи применяются для:

• Монтажа заборов и ограждений;
• Как опоры рекламных щитов, линий электропередач, трубопроводов;
• Для анкеровки шпунтовых стенок;
• Для укрепления и увеличения грузонесущей способности уже существующих фундаментов.

Возможность оперативного демонтажа винтовых свай обуславливает их повсеместное использование при строительстве фундаментов для мобильных объектов - временных торговых павильонов, аттракционов и т.д.

Рис. 1.7

Шпунтовый металлопрокат - трубчатый и Ларсен, имеет идентичную сферу применения. Такие сваи широко востребованы при укреплении откосов котлованов. Из них формируются замкнутые ограждения по периметру выемки, предотвращающие обвалы стенок котлована при и его заполнение грунтовыми водами.

Обустроенное из шпунтовых свай ограждение, за счет стыковки в замок, не пропускает воду, что позволяет использовать его для создания герметичных резервуаров. Из шпунта формируются отстойники для сточных вод, нефтепромышленной продукции, им ограждаются свалки и гидротехнические объекты.

Рис. 1.8

Установленная шпунтовая стенка предотвращает перемещение и сдвиги грунта - такие ограждения применяются для укрепления склонов, размывающихся набережных, автомобильных и железнодорожных тоннелей, подземных сооружений - паркингов, подвалов многоэтажек.

Монтаж металлических свай - ответственный и трудоемкий процесс, повышенная сложность которого обуславливается необходимостью точной стыковки пазовых замков рядом стоящих конструкций. При работе с неправильно подобранной мощностью ударов сваебойного молота возможна деформация замков, после которой свая становится непригодной к дальнейшей эксплуатации.

Рис. 1.9

Технологи монтажа стальных свай реализуется в следующей последовательности:

• Производится разметка точек погружения свай, по завершению которой копровая установка размещается на месте монтажа и приводит сваебойную оснастку в рабочее положение;
• Посредством тяговой лебедки свая волоком перемещается к копру, после чего конструкция стропуется стальными тросами подъемного механизма;
• Стальная свая поднимается в воздух, устанавливается в забивочное положение, фиксируется на копровой мачте и соединяется с наголовником молота;
• Выполняется забивка металлической конструкции на требуемую глубину с постоянным контролем за вертикальностью ее вхождения;
• Молот отсоединяется от погруженной сваи, копр подтягивает и устанавливает в исходное положение следующую конструкцию. Ее монтаж начинается после стыковки пазовых замков с замками забитой сваи.

Рис. 2.0

Аналогичным образом погружаются все металлические сваи согласно проектной схеме расположения.

Техника для погружения металлических свай

Для установки металлических свай наша компания применяет высокопродуктивную копровую технику на колесной базе. Парк СК "Богатырь" состоит из следующих установок:

С предприятий стройиндустрии или с баз комплектации строительных организаций железобетонные и деревянные сваи, стальные трубы и шпунтовые сваи доставляют к месту работ в подготовленном виде.

Сваи погружают ударом, вибрацией, вдавливанием, завинчиванием, с использованием подмыва и электроосмоса, а также комбинациями этих методов. Эффективность применения того или иного метода зависит в основном от грунтовых условий.

1. Ударный метод. Метод основан на использовании энергии удара (ударной нагрузки), под действием которой свая нижней заостренной частью внедряется в грунт. По мере погружения она смещает частицы грунта в стороны, частично вниз, частично вверх (на дневную поверхность). В результате погружения свая вытесняет объем грунта, практически равный объему ее погруженной части, и таким образом дополнительно уплотняет грунтовое основание. Зона заметного уплотнения грунта вокруг сваи распространяется в плоскости, нормальной к продольной оси сваи, на расстояние, равное 2... 3 диаметрам сваи.

Ударную нагрузку на оголовок сваи создают специальными. Механизмами - молотами самых разных типов, основными из которых являются дизельные .

На строительных площадках применяют штанговые и трубчатые дизель-молоты .

Ударная часть штанговых дизель-молотов (рис. 6.1, а)-подвижный цилиндр , открытый снизу и перемещающийся в направляющих штангах . При падении цилиндра на неподвижный поршень

в камере сгорания смеси энергия под¬брасывает цилиндр вверх, после чего происходит новый удар и цикл повторяется.

В трубчатых дизель-молотах (рис. 6.1, б) неподвижный цилиндр, имеющий шабот (пяту), является направляющей конструкцией. Ударная часть молота - подвижный поршень с головкой. Распыление топлива и воспламенение смеси происходит при ударе головки поршня по поверхности сферической впадины цилиндра, куда подается топливо. Число ударов в 1 мин у штанговых дизель-молотов 50...60, у трубчатых -47.. .55.

Основной показатель, характеризующий погружающую способность молота,- энергия одного удара. Последняя зависит от веса и высоты падения ударной части, а также энергии сгорания топлива.

В комплект к молоту входит, как правило, наголовник, который необходим для закрепления сваи в направляющих сваебойной установки, предохранения головы сваи от разрушения ударами молота и равномерного распределения удара по площади сваи.

Внутренняя полость наголовника должна соответствовать очертанию и размерам головы сваи.

Для забивки свай с целью удержания в рабочем положении молота, подъема и установки сваи в заданном положении применяют специальные подъемные устройства -копры . Основная часть копра - его стрела, вдоль которой устанавливается перед погружением и опускается по мере его забивки молот. Наклонные сваи погружают копрами с наклоняющейся стрелой. Копры бывают на рельсовом ходу (универсальные металлические башенного типа) и самоходные - на базе кранов, тракторов, автомашин и экскаваторов.

Универсальные копры имеют значительную собственную массу (вместе с лебедкой -до 20 т). Монтаж и демонтаж этих копров и устройство для них рельсовых путей - весьма трудоемкие процес¬сы, поэтому их применяют для забивки свай длиной более 12 м при большом объеме свайных работ на объекте.

Наиболее распространены в промышленном и гражданском строительстве сваи длиной 6... 10 м, которые забивают с помощью самоходных сваебойных установок. Эти сваебойные установки ма-невренны и имеют устройства, механизирующие процесс подтаскивания и подъема сваи, установку головы сваи в наголовник, а также выравнивание стрелы.

Забивку свай начинают с медленного опускания молота на наголовник после установки сваи на грунт и ее выверки. Под Действием веса молота свая погружается в грунт. Чтобы обеспечить правильное направление сваи, первые удары производят с ограничением энергии удара. Затем энергию удара молота постепенно увеличивают до максимальной. От каждого удара свая погружается на определенную величину, которая уменьшается по мере углубления. В дальнейшем наступает момент, когда после каждого залога свая погружается на одну и ту же величину, называемую отказом. Сваи забивают до достижения расчетного отказа, указанного в Проекте. Измерение отказов следует производить с точностью до 1 мм. Отказ принято находить как среднюю величину после замера погружения сваи от серии ударов , называемой залогом. При забивке свай паровоздушными молотами одиночного действия или дизель-молотами залог принимают равным 10 ударам, а при забивке молотами двойного действия -число ударов за 1...2 мин.

Если средний отказ в трех последовательных залогах не превышает расчетного, то процесс забивки сваи считают законченным.

Сваи, не давшие контрольного отказа, после перерыва (продолжительностью 3...4 дн) подвергают контрольной добивке. Если глубина погружения сваи не достигла 85% проектной, а на протяжении трех последовательных залогов получен расчетный отказ, то необходимо выяснить причины этого явления и согласовать с проектной организацией порядок дальнейшего ведения свайных работ.

2. Вибрационный метод. Метод основан на значительном уменьшении при вибрации коэффициента внутреннего трения в грунте и сил трения по боковой поверхности свай. Благодаря этому при вибрировании для погружения свай требуется усилий иногда в десятки раз меньше, чем при забивке. При этом наблюдается также частичное уплотнение грунта (виброуплотнение). Зона уплотнения составляет 1,5...3 диаметра сваи (в зависимости от вида грунта и его плотности).

При вибрационном методе сваю погружают с помощью специальных механизмов-вибропогружателей. Вибропогружатель, представляющий собой электромеханическую машину вибрационного действия, подвешивают к мачте сваепогружающей установки и соединяют со сваей наголовником.

Действие вибропогружателя основано на принципе, при котором вызываемые дебалансами вибратора горизонтальные центробежные силы взаимно ликвидируются, в то время как вертикальные суммируются.

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

При выборе низкочастотных погружателей (420 кол/мин), применяемых при погружении тяжелых железобетонных свай и оболочек (трубчатых свай диаметром 1000 мм и более), необходимо, чтобы момент эксцентриков превышал вес вибросистемы не менее чем в 7 раз для легких грунтов и в 11 раз для средних и тяжелых грунтов.

При вибрационном погружении в глину или тяжелый суглинок под нижним концом сваи образуется перемятая глинистая подушка, которая вызывает значительное (до 40%) снижение несущей способности сваи. Чтобы устранить возникновение этого явления, сваю погружают на заключительном отрезке длиной 15... 20 см ударным методом.

Для погружения легких (массой до 3 т) свай и металлического шпунта в грунты, не оказывающие большого лобового сопротивления под острием сваи, применяют высокочастотные (1500 колебаний в 1 мин и более) вибропогружатели с подрессоренной пригрузкой, которые состоят из вибратора и присоединенного к нему с помощью системы пружин дополнительного груза и приводного электродвигателя.

Вибрационный метод наиболее эффективен при несвязных водонасыщенных грунтах. Применение вибрационного метода для погружения свай в маловлажные плотные грунты возможно лишь при устройстве лидирующих скважин, т. е. при предварительном выполнении другого процесса, требующего буровых механизмов.

Более универсальным является виброударный способ погружения свай с помощью вибромолотов.

Наиболее распространенные пружинные вибромолоты работают следующим образом. Вибровозбудитель при вращении валов с дебалансами в противоположных направлениях совершает Периодические колебания. Когда зазор между ударником вибровозбудителя и сваей меньше амплитуды колебаний вибровозбудителя, Ударник периодически ударяет по наковальне наголовника сваи.

Вибромолоты могут самонастраиваться, т. е. увеличивать энергию удара с повышением сопротивления грунта погружению свай.

Масса ударной части (вибровозбудителя) вибромолота применительно к погружению железобетонных свай должна быть не менее 50% от массы сваи и составлять 650... 1350 кг.

В практике строительства применяют также метод, основанный на комбинированном воздействии вибрации (или вибрации с ударом) и статического пригруза. Вибровдавливающая установка состоит из двух рам. На задней раме находятся электрогенератор, работающий от тракторного двигателя, и двухбарабанная лебедка, на передней раме - направляющая стрела с вибропогру жателем и блоки, через которые проходит к вибропогружателю вдавливающий канат от лебедки. Когда вибровдавливающая установка займет рабочее положение (крюк подвески вибропогружателя должен находиться над местом погружения сваи), вибропогружатель опускают вниз, наголовником соединяют со сваей и поднимают в верхнее положение, а сваю устанавливают на место ее забивки. После включения вибропогружателя и лебедки свая погружается за счет собственного веса, веса вибропогружателя и части веса трактора, передаваемого вдавливающим канатом через вибропогружатель на сваю. Одновременно на сваю действует вибрация, создаваемая низкочастотным погружателем с подрессоренной плитой.

Метод вибровдавливания не требует устройства каких-либо путей для рабочих передвижек, исключает разрушение свай и особенно эффективен при погружении свай длиной до 6 м.

3. Погружение свай завинчиванием. Метод основан на завинчивании стальных и железобетонных свай со стальными наконечниками с помощью установок, смонтированных на базе автомобилей или автомобильных тягачей.

Метод применяют главным образом при устройстве фундаментов под мачты линий электропередачи, радиосвязи и других сооружений, где в достаточной мере могут быть использованы несущая способность винтовых свай и их сопротивление выдергиванию. Эти установки имеют рабочий орган, четыре гидравлические выносные опоры, привод вращения и наклона рабочего органа, гидросистему-пульт управления и вспомогательное оборудование.

Конструкция рабочего органа позволяет выполнять следующие операции: втягивать сваю внутрь трубы рабочего органа (предварительно на сваю надевают инвентарную металлическую оболочку), обеспечивать заданный угол погружения сваи в пределах 0...450 от вертикали, погружать сваю в грунт путем вращения с одновременным использованием осевого усилия, при необходимости вывертывать сваю из грунта. Вращение рабочего органа и его наклон осуществляют от коробки отбора мощности автомобиля через соответствующие редукторы.

Рабочие операции при погружении сваи методом завинчивания аналогичны операциям, выполняемым при погружении свай методом забивки или вибропогружением. Только вместо установки и снятия наголовника здесь надевают и снимают оболочки.

4. Методы ускорения процесса погружения свай. Такие методы основаны либо на энергии давления водяной струи (подмыв грунта), либо на использовании эффекта электроосмоса. Подмывом грунт разрыхляют и частично вымывают струями воды, вытекающими под давлением из нескольких трубок диаметром 38... 62 мм, укрепленных на свае. При этом сопротивление грунта у острия сваи снижается, а поднимающаяся вдоль ствола вода размывает грунт, уменьшая тем самым трение по боковым поверхностям сваи. Расположение подмывных трубок может быть боковым , когда две или четыре подмывные трубки с наконечниками находятся по бокам сваи, и центральным , когда одно- или многоструйный наконечник размещен по центру погружаемой сваи. При боковом подмыве (посравнению с центральным) создаются более благоприятные условия для уменьшения сил трения по боковой поверхности свай, при боковом расположении подмывные трубки крепят таким образом, чтобы наконечники находились у свай на 30...40 см выше острия. Для подмыва грунта воду подают под давлением менее 0,5 МПа. При подмыве нарушается сцепление между частицами грунта под подошвой и частично по боковой поверхности свай, что может привести к снижению несущей способности сваи. Поэтому сваи на последнем метре или двух метрах погружают без подмыва забивкой.

Применение подмыва не допускается, если имеется угроза просадки близлежащих сооружений, а также при наличии просадочных грунтов.

Погружение свай с использованием электроосмоса применяют при наличии водонасыщенных плотных глинистых грунтов, моренных суглинков и глин. Для практической реализации метода погруженную сваю присоединяют к положительному полюсу (аноду ) источника тока, а соседнюю с ней погружаемую- отрицательному полюсу (катоду ) того же источника тока. При включении тока вокруг сваи (анод) снижается влажность грунта, а погружаемой сваи (катод), наоборот, повышается. После прекращения подачи тока происходит восстановление первоначального состояния грунтовых вод и несущая способность свай, являющихся катодами, возрастает.

Дополнительные операции при погружении железобетонных свай с использованием электроосмоса связаны с оснащением свай полосами стали -" электродами, площадь которых занимает 20...25% боковой поверхности свай. Эта операция отпадает при погружении металлических свай методом завинчивания.

Применение метода электроосмоса, позволяет на 25...40% ускорить процесс погружения сваи, а также уменьшить нагрузки, необходимые для погружения сваи.

5. Погружение свай в мерзлые грунты . При погружении свай зимой в сезонно промерзающие грунты приходится выполнять дополнительные операции или отдельные процессы, увеличивающие трудоемкость и продолжительность свайных работ. Без дополнительных операций, но с некоторым снижением производительности установок удается обходиться при погружении свай мощными молотами и вибромолотами, если глубина промерзания не превышает 0,7 м. В остальных случаях следует создавать условия, близкие к летним . Для этого необходимо предотвращать промерзание грунта путем заблаговременного утепления мест забивки свай подручными материалами (опилки, солома и т. п.). В этих же целях мерзлый грунт разрушают на месте забивки свай механическими способами, устраивают лидирующие скважины бурильными машинами и виброударными установками или нарезают прорези по рядам будущих свай с помощью баровых машин, оттаивают слой мерзлого грунта (все эти процессы выполняют методами, принятыми при разработке мерзлых грунтов). Сам процесс погружения свай идентичен процессам, принятым для летних условий.

технологическими особенностями, обусловленными физико-механическими свойствами мерзлых грунтов, которые в ненарушенном состоянии имеют высокую несущую способность. Поэтому в этих условиях при выполнении свайных работ необходимо максимально сохранять мерзлые грунты в их естественном состоянии, а на участках, где в процессе погружения свай нарушается структура грунта, следует восстанавливать свойства этих грунтов. Вмерзание свай, или, иначе говоря, смерзание поверхности сваи с грунтом, приводит к тому, что они приобретают высокую несущую способность. Это явление может быть эффективно использовано при погружении свай в твердомерзлые грунты, условно относимые к низкотемпературным У этих грунтов среднегодовая температура на глубине 5... 10 м не выше -0,6°С для супесей, -1°С для суглинков и -1,5°С для глин погружают сваи в твердомерзлые грунты главным образом двумя методами : в оттаявший грунт или в пробуренные скважины, диаметр которых превышает наибольший размер поперечного сечения сваи. При погружении свай в оттаявший грунт вначале его оттаивают и затем погружают сваи в образовавшуюся в мерзлом грунте полость Разжиженного грунта. Грунт оттаивают с помощью паровой иглы, перфорированной в нижнем конце . Под действием пара (давлением 0,4...0,8 МПа), выходящего у острия иглы, грунт разжижают до текучего состояния и в него погружают сваю до проектной глубины.

I В грунтах с небольшим количеством льда можно получить Полость нужных размеров в короткое время (1... 3 ч), а в грунтах с большой степенью насыщения льдом этот процесс происходит в течение 6...8 ч. Скорость погружения иглы определяют так, чтобы диаметр протаянной полости в 2... 3 раза превышал больший размер сваи в поперечном сечении. Через некоторое время после погружения сваи происходит вмерзание и она, будучи как бы заделанной в толщу вечномерзлого грунта, приобретает необходимую несущую способность.

Метод погружения сваи в пробуренные скважины предусматривает такую последовательность процессов и операций: бурение скважины; заполнение скважины песчано-глинистым раствором до отметки, при которой объем раствора с некоторым избытком достаточен для заполнения зазоров между стенками скважины сваи после ее погружения; погружение сваи, сопровождающееся выжиманием раствора; извлечение обсадной трубы.

В пластично-мерзлые высокотемпературные (со среднегодовой температурой не ниже - ГС) погружены сваи погружают забивным или бурозабивным методом. Методы погружения в оттаянный грунт и в скважины большего сечения, чем сечение свай, в условиях высокотемпературных грунтов малопригодны из-за того, что вмерзание сваи происходит весьма медленно. Забивать сваи можно в пластично-мерзлые пылеватые суглинки и песчаные грунт, не содержащие включений, и только в период сезонного оттаивания, так как зимой грунты деятельного слоя охлаждаются до -5... -10°С и становятся твердомерзлыми. Поэтому область применения бурозабивного метода значительно шире.

Бурозабивным методом сваи пофужают в два этапа. На первом этапе пробуривают лидирующую скважину, диаметр которой принимается на 1...2 см меньше стороны сваи. На втором этапе погружают сваю с помощью вибромолота или дизель-молота. При этом грунт отжимается от углов сваи к середине ее стенок. Грунт оттаивает за счет тепловой энергии, фансформированной из механической, развиваемой молотом, и частичного выжимания грунта из скважины. Достаточно оттаять тонкому слою грунта и температура в зоне, прилегающей к свае, повысится на незначительную величину, а процесс вмерзания сваи в грунт произойдет за короткое время. Применение лидирующих скважин позволяет повысить точность установки сваи, обеспечить погружение ее на проектную глубину, устранить случаи поломки сваи при попадании под острие валунов и др.

6. Последовательность погружения свай. От расположена свай в свайном поле и параметров сваепогружающего оборудования зависит порядок ~ погружения свай. Кроме того, ~ следует учитывать последующие процессы по устройству свайного ростверка.

Наибольшее распространение имеет рядовая система погружения свай, применяемая при прямолинейном расположении их отдельными рядами или кустами.

Спиральная система предусматривает погружение свай концентрическими рядами от краев к центру свайного поля; она позволяет в ряде случаев получить минимальную протяженность пути сваепогружающей установки. Если расстояние между центрами свай менее пяти их диаметров (или соответственно размеров сторон поперечного сечения), то грунт в середине свайного поля может уплотняться, что усложняет процесс. При этом бывают случаи, когда невозможно погрузить сваи, расположенные в этой зон е. В этом случае погружать сваи надо от центра к краям свайного поля .

При больших расстояниях между сваями порядок погружения определяется технологическими соображениями, прежде всего использованием эффективного оборудования. Так, у некоторых копров башенного типа мачты опираются на выдвижные рамы, расположенные над платформами-тележками и смещающиеся примерно на 1 м. Этими копрами можно забивать сваи двух рядов с одной стоянки копра. Для сооружения подземной части жилых Домов применяют специальные краны, оснащенные навесным копровым оборудованием, двухбарабанной лебедкой для подъема молота и сваи и дизель-молотом. Такие краны могут забивать сваи Длиной 8 м, перемещаясь по рельсовому пути, уложенному примерно на нулевой отметке вдоль бровок котлована строящегося здания.

При устройстве свайных фундаментов жилых и промышленных зданий большой протяженности весьма эффективно забивать сваи с помощью мостовой сваебойной установки. Эта установка представляет собой передвижной мост, по которому перемещается с копром. Сваи длиной 8... 12 м забивают дизель-молотом. как мачта копра опускается ниже пола рабочей площадки копра, то можно забивать сваи ниже рамы моста. Данная установка является своего рода координатным устройством, облегчающим выполнение разбивки мест погружения сваи, при этом можно устанавливать сваи с большой степенью точности. Расположение сваи в зоне действия мостовой установки позволяет сократить продолжительность операций по подтаскиванию сваи, что, в свою очередь, повышает производительность всего процесса.

Устройство шпунтовых ограждений из металлических и деревянных шпунтов начинают с погружения маячных свай, к которым в 2... 3 яруса крепят схватки, служащие направляющими при забивке шпунта.

При погружении свай зимой с использованием стержневых электронагревателей для оттаивания мерзлого грунта район забивки свай разбивают на три участка-захватки: на первом - бурят скважины, на втором - скважины уже заранее пробурены и утеплены сверху, на третьем - сваи погружают. Интервал между отогревом скважины и погружением в нее сваи не должен превышать одной смены. Примерно так же с разбивкой на захватки устанавливают порядок погружения свай, если устройство ростверков начинают до завершения погружения всех свай под здание или сооружение.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА ВЛ 35-500 кВ

ПОГРУЖЕНИЕ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ СВАЙ В ЛИДЕРНЫЕ СКВАЖИНЫ АГРЕГАТОМ УВВС-60/10 В ПЛАСТИЧНОМЕРЗЛЫЕ ГРУНТЫ ПОД ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ОПОРЫ BЛ 500 кВ

См. Общую часть.

1. Область применения

1.1. Технологическая карта разработана на сооружение свайных фундаментов в пластичномерзлых грунтах I и II группы под промежуточные металлические опоры на оттяжках типа ПБ-1 ВЛ 500 кВ.

1.2. Принятая технология предусматривает прокол лидерных скважин 250 мм агрегатом УВВС-60/10 трубчатым лидером и последующее вибровдавливание металлических свай марки СМ-8 и СМ-10 в пластичномерзлые грунты без крупнообломочных включений с температурами не ниже:

При наличии ледяных прослоек толщиною более 5 см и песчаных прослоек толщиною более 10 см, а также при наличии крупнообломочных включений возможность погружения металлических свай агрегатом УВВС-60/10 определяется пробными забивками. Этот способ погружения свай допускается применять и при более низких температурах грунтов, если возможность вибровдавливания подтверждена пробными сваями.

1.3. При привязке технологической карты к конкретному объекту и условиям строительства при разработке ППР необходимо уточнить калькуляцию и нормы расхода эксплуатационных материалов.

2. Организация и технология строительного производства

2.1. До начала работ по вибровдавливанию свай на строительной площадке должны быть , указанные в п.4 Общей части сборника.

2.2. Устройство лидерных скважин и погружение свай производить ударновибровдавливающим сваепогружателем УВВС-60/10. Техническая характеристика агрегата приведена в технологической карте ТК-1-25-5.

2.3. Для проходки лидерных скважин в мерзлых грунтах применить лидер, состоящий из цельнотянутой трубы соответствующего диаметра и длины с толщиной стенок от 12 до 18 мм, см. рис.2. На нижнем конце трубы приварен наконечник, выполненный в виде кольца, внутренняя и наружная конические поверхности образуют режущую кромку.

2.4. Согласно РСН 41-72, площадь поперечного сечения лидерных скважин принимают равной 0,75-0,95 площади поперечного сечения сваи. Глубина проходки лидерных скважин для бурозабивных свай не должна превышать глубины погружения свай.

В данной технологической карте скважины принят 250 мм, глубина 7,0 м.

2.5. Последовательность производства работ на пикете и схема движения агрегата приведена на рис.1.

Условные обозначения

Места раскладки свай

116 - последовательность погружения свай

Направление движения агрегата УВВС-60/10

Экспликация

Рис.1. Схема движения ударновибровдавливающего сваепогружателя УВВС-60/10 при забивке свай

2.6. Технологическая последовательность производства работ:

а) сваи выложить так, чтобы их оголовки находились вблизи точек погружения (рациональная схема раскладки свай для данного типа фундамента приведена на рис.1);

б) при необходимости, подтаскивание сваи к агрегату производить через нижний отводной блок в пределах до 5 м;

в) агрегат с закрепленным к вибропогружателю лидером подъезжает к месту погружения сваи;

г) при помощи механизмов продольной и поперечной коррекции стрелу и лидерную трубу установить в вертикальное положение и опустить на точку прокола лидерной скважины;

д) опускают аутригеры и включают пригрузку, в зависимости от плотности грунта регулировать энергию удара вибромолота;

е) по достижении проектной отметки лидер вместе с керном грунта извлекают из скважины;

и) агрегат с лидером перемещается к точке прокола очередной скважины, технологическая последовательность производства работ при устройстве лидерных скважин приведена на рис.2 К-1-25-6;

к) перерывы в работе при устройстве лидерных скважин не должны превышать 10-15 минут. Перед перерывами в работе, продолжительность которых превышает указанное предельное время, лидер должен быть освобожден от керна грунта;

л) после устройства всех лидерных скважин в кусте свай (2 или 4) отсоединяют от вибромолота лидерную трубу, и вибропогружатель приступает к погружению свай;

м) технологическая последовательность производства работ по вибропогружению свай см. технологическую картуТК-1-25-5, п.2.4.

2.7. Во время забивки постоянно проверять правильность направления сваи и направляющей стрелы сваепогружателя.

2.8. Отклонения от проектного положения забиваемых свай не должны превышать величин, приведенных в таблице N 2 Общей части.

2.9. Приемку свайного фундамента производить на основании перечня исполнительной документации, указанной в СНиП III-9-74 п.8.15, 8.26.

2.10. При производстве свайных работ необходимо выполнять правила по , указанные в СНиП III-А.11-70, а также приведенные ниже основные требования:

а) запрещается находиться под сваей и лидерной трубой во время ее подъема и установки в наголовник;

б) все операции по опусканию и подъему вибромолота, подтягиванию сваи выполнять по сигналу электролинейщика V разряда;

в) запрещается производить строповку свай при ее подъеме и установке в наголовник за монтажные петли, строповку свай производить специальными тросами, см. узел 3, рис.3 К-1-25-5;

г) в процессе работы запрещается находиться у работающего молота ближе чем на 3 м;

д) не допускается оставлять сваю, молот и лидерную трубу на весу во время перерывов в работе;

е) при силе ветра 6 баллов и более работы должны быть прекращены, молот опущен в крайнее нижнее положение;

и) каждый работающий на строительной площадке обязан строго выполнять требования "Правил при производстве ".

2.11. Работы по вибропогружению свай выполняется звеном рабочих в составе:

2.12. Калькуляция трудовых затрат составлена на вибропогружение 16 металлических свай в предварительно проколотые лидерные скважины. Время погружения одной сваи условно принято 20 минут. Фактическую норму времени определить из пробного погружения 5-ти свай на характерных пикетах.

Результаты пробного погружения оформить актом. По результатам пробного погружения откорректировать калькуляцию трудовых затрат.

Калькуляция трудовых затрат

Примечание: 1. При производстве работ в зимних условиях учесть поправочный коэффициент для VI температурной зоны, см. ЕНиР "Общая часть", стр.12.

2. Продолжительность рабочей смены принята 8,2 часа.

3. Технико-экономические показатели

3.1. Технико-экономические показатели определены на свайный фундамент, состоящий из 16-ти металлических свай.

4. Материально-технические ресурсы

4.1. Потребность в основных конструкциях.

4.2. Потребность в машинах, оборудовании, инструменте, материалах и приспособлениях.

________________
* Взамен действует ГОСТ 7502-98. - Примечание изготовителя .

4.3. Потребность в эксплуатационных материалах

Примечание: 1. При работе механизмов в зимнее время расход топлива и смазочных материалов увеличить на 10%.

2. Часовые нормы расхода горюче-смазочных материалов приведены для средних величин загрузки двигателей.

Электронный текст документа подготовлен
ЗАО "Кодекс" и сверен по:
/ Министерство энергетики и электрофикации СССР;
Главное производственно-техническое управление

по строительству. - Новосибирск, 1979