1. Вид продукции . Погруженный в грунт элемент заданной несущей способности. Погружение ведется серией вертикальных ударов по голове сваи.
2. Состав процесса. Доставка свай на объект; установка свай на погружающий агрегат; погружение свай в грунт до проектного «отказа».
3. Вход в процесс . Приняты предыдущие работы (площадка), погружены и испытаны пробные сваи (для определения фактической длины сваи и времени ее погружения).
Испытания проводят на полностью подготовленной площадке или на отметке дна проектного котлована до начала массового изготовления (или завоза) свай. При динамических испытаниях свая проектных размеров погружается ударами молота до расчетного «отказа». При статических испытаниях проектная свая нагружается реальной вертикальной нагрузкой (грузами). При положительных результатах испытаний дается заявка на изготовление проектных свай в заданном количестве (на объект). При отрицательных результатах проектанты изменяют длину или сечение сваи и проводят новые испытания.
4. Материалы . Сваи железобетонные заводского изготовления. Сечение свай – квадратное, 300x300 мм. Используются также трубчатые сваи диаметром 400–800 мм. Длина свай составляет на объектах ПГС 5–16 м. При этом сваи длиной 12–16 м могут быть составными из двух элементов, соединяемыми в процессе погружения рабочими стыками (рис. 3.4).
При возведении опор мостов используются трубчатые сваи-оболочки диаметром 1200–6000 мм. Из отдельных секций длиной 6,0 м в процессе погружения составляется свая длиной 20,0–40,0 м.
Сваи деревянные могут использоваться лишь ниже уровня грунтовых вод (в воде дерево не гниет). На таких сваях из лиственницы построено большинство старых зданий в Санкт-Петербурге, включая соборы и дворцы. В настоящее время при строительстве промышленных и гражданских сооружений (ПГС) деревянные сваи практически не применяются.
Стальные сваи – шпунт. Стальные пластины специального профиля, шириной 200–400 мм и длиной 6–12 м. Служат для устройства подпорных стен, крепления стенок глубоких котлованов (стр. 31, рис. 2.4).
4.1. Техника . Для погружения свай в грунт используется сваепогружающая установка (СПУ). СПУ представляет комплект двух агрегатов – копра и погружателя.
Копер включает (рис. 3.5):
Базовую машину (1) – трактор, экскаватор, автомобиль, мобильный мост;
- направляющую стрелу – для удержания свай в нужном положении; для навески погружающего механизма (погружателя – 3);
- вспомогательное оборудование – лебедки для подъема сваи и погружателя; системы наведения стрелы на точку; стальные сварные или литые наголовники с набором амортизирующих прокладок (твердые породы дерева, армированная резина) (рис. 3.6).
Системы наведения обеспечивают: постановку сваи на точку; выверку по вертикали; коррекцию положения сваи в процессе погружения. Они обеспечивают:
Наклон стрелы на определенный угол в двух плоскостях;
- поступательное перемещение стрелы «влево–вправо», «вперед–назад».
Следует отметить, что не все копры имеют полный набор этих движений, большинство имеют лишь движения наклона стрелы, что осложняет наведение и снижает точность погружения свай.
Погружатель – механизм, который силовым импульсом внедряет сваю в грунт (рис. 3.8, 3.9). Он определяет вид технологии.
Рациональные области применения различных копров:
Тракторные установки – погружение свай длиной 5–12 м при рядовом расположении свай (трактор перемещается вдоль ряда), производительность 20–30 шт/смену;
Экскаваторные (или на базе стреловых кранов) – погружение свай длиной 6–16 м при кустовом расположении свай в фундаментах под колонны; с одной стоянки поворотом стрелы погружает все сваи в одном кусте и переходит к другому кусту свай. Производительность 15–25 шт/смену;
Мостовые СПУ (рельсовые или гусеничные) в комплекте с молотом – погружение свай длиной 5–10 м при рядовом расположении свай или полем (рис. 3.7). Имеют высокую производительность 40–70 свай в смену. На небольшие расстояния (от дома на дом) могут перемещаться своим ходом. Однако из-за больших начальных затрат такие установки эффективны лишь при больших объемах работ (более 1500 свай). Применяются при квартальной застройке городских микрорайонов.
 |
 |
В качестве погружателей используются молоты, которые различаются по роду привода: молоты внутреннего сгорания (дизельные), паровоздушные и механические (подвесные). Паровоздушные молоты бывают одиночного и двойного действия. В молотах одиночного действия сила пара или сжатого воздуха используется лишь для подъема ударной части, а рабочий ход осуществляется при ее падении на сваю. В молотах двойного действия энергия пара или сжатого воздуха используется для увеличения силы удара. Управление работой молотов бывает ручным, полуавтоматическим и автоматическим.
Основной параметр молота – масса ударной части, которая в зависимости от рода грунта определяет максимально возможную длину погружаемой сваи.
Дизельный молот штангового типа (рис. 3.8, а) включает: шабот с поршнем (2), направляющие штанги (5), ударную часть с цилиндром (4) и поршневого блока, который заканчивается шарнирной опорой, состоящей из сферической пяты и наголовника. Назначение шарнирной опоры – обеспечить центральный удар по свае при незначительном нарушении соосности молота и сваи. Для запуска дизель-молота ударная часть с помощью захвата-кошки поднимается лебедкой копра в крайнее верхнее положение (рис. 3.8, а). После этого захват освобождает ударную часть и при ее падении в цилиндре образуется сжатый воздух, в результате чего температура его сильно повышается. В это время насос плунжерного типа подает топливо в цилиндр и происходит воспламенение смеси (рис. 3.8, б). Образовавшиеся при сгорании газы отбрасывают цилиндр в исходное положение (рис. 3.8, в), и в дальнейшем молот работает автоматически до момента прекращения подачи топлива. Высоту подъема ударной части регулируют подачей топлива в цилиндр.
Для погружения свай применяют дизель-молоты с массой ударной части 600, 1200, 1800 и 2500 кг и числом ударов в минуту 50–100. Высота подъема ударной части молота 1,0–2,6 м. Достоинство дизель-молотов по сравнению с паровоздушными состоит в том, что они более мобильны и не требуют для своей работы громоздких паровых котлов или мощных компрессоров. Недостаток штанговых дизель-молотов проявляется при забивке свай в слабые грунты, когда невозможно обеспечить автоматическую его работу, так как при этом в камере сгорания не образуется высокая степень сжатия воздуха, необходимая для воспламенения топливной смеси.
В трубчатом дизель-молоте (рис. 3.9) (с массой части соответственно 1200, 1800 и 2500 кг) неподвижным является цилиндр (2), а ударной частью служит тяжелый подвижный поршень (4). Цилиндр внизу заканчивается неподвижным шаботом, передающим удар свае через упругую прокладку. Плунжерный насос подает топливо в цилиндр. Отработанные газы выходят в атмосферу через патрубок. Принцип работы трубчатого дизель-молота такой же, как и штангового.
Трубчатые дизель-молоты более надежны в работе и обладают в 1,2–0,5 раза большей погружающей способностью, чем штанговые дизель-молоты.
Недостатком этих молотов является то, что они трудно запускаются при отрицательных температурах.
Механический молот применяют при небольших объемах работ. Он состоит из ударной части массой 1000–3000 кг и захватного устройства. После того как лебедка, размещенная на копре, поднимает на необходимую высоту ударную часть молота, захватное устройство освобождает ее и при свободном падении производится удар по свае. Механические молоты недороги, долговечны и имеют простую конструкцию.
Недостаток их состоит в том, что они производят небольшое количество ударов – 3–4 в минуту, при постоянном закреплении каната к ударной части молота можно увеличить число ударов до 10–12 в минуту, но это приводит к интенсивному износу лебедки и копра.
В паровоздушном молоте двойного действия ударная часть при рабочем ходе находится под действием силы тяжести и давления пара или сжатого воздуха. Благодаря этому скорость движения ударной части значительно выше и количество ударов в минуту увеличилось до 20.
Достоинством этих молотов является их высокая погружающая способность (погружают сваи длиной до 20–25 м), а недостатком – громоздкое и тяжелое паросиловое оборудование. На объектах промышленного и гражданского строительства паровоздушные молоты двойного действия практически не применяются.
Состав процесса:
Разбивка осей свайных рядов;
- Разбивка и закрепление штырями свайных точек;
- Постановка агрегата на точку и постановка на него сваи;
- Наведение при помощи агрегата сваи на проектную точку;
- Погружение с контролем вертикальности и замером отказа;
- При достижении сваей «отказа» погружение прекращается независимо от фактической глубины погружения сваи.
«Отказ » - величина погружения сваи от одного удара из серии в 10 ударов в мм (1,5–4,0 мм), при достижении которой полностью обеспечивается проектная несущая способность сваи.
Доставленные с завода сваи складируются на бровке котлована или раскладываются у места погружения (рис. 3.10).
Закрепление свайных точек в количестве, необходимом «на смену», производится стальными штырями диаметром 12–16 мм длиной 300–400 мм. Свая подтаскивается к копру канатом через рабочий блок (рис. 3.11, а) или через отводной блок (рис. 3.11, б) при расстояниях более 15,0 м.
После постановки сваи на СПУ, выверки в плане и по вертикали запускается молот. До глубины 1,5–3,0 м погружение ведется слабыми ударами молота при сбросе ударной части с половинной высоты. Затем погружение ведется при нормальной работе молота. Непрерывно контролируется вертикальность сваи в двух направлениях. Когда визуально будет заметно, что скорость погружения приближается к расчетному «отказу», устанавливаются приборы контроля – отказомеры, по которым и определяется величина фактического отказа сваи.
При погружении свай ведется «Журнал свайных работ», в котором все сваи должны быть пронумерованы в соответствии с рабочим чертежом. По каждой свае указываются: величина «отказа»; время погружения; глубина погружения, а также особые обстоятельства («отдых», трещины, излом, свая-дублер и т.п.).
После достижения «отказа» сваи СПУ переходит на следующую свайную точку. Недопогруженная часть сваи («попы») впоследствии срезается.
В ходе погружения свай нередко возникают случаи недостижения сваей расчетного «отказа» при погружении ее на полную длину. В этих случаях рекомендуются следующие действия:
Одна свая не получила «отказ», а следующие сваи дают «отказ». Погружение свай продолжают, а рядом с дефектной сваей погружается свая-дублер;
2–5 свай подряд не дают «отказа». В этом случае необходимо прекратить дальнейшее погружение свай. После «отдыха» свай (3–7 дней) производится контрольная добивка. Как правило, в глинистых грунтах проявляется явление «засасывания» сваи и обычно контрольная добивка дает значения менее расчетного «отказа»;
После контрольной добивки группы свай не получено расчетного «отказа». Работы по погружению свай приостанавливаются, вызываются представители проектной организации для уточнения размеров свай (обычно увеличивается длина сваи).
Сдача свайного поля. При сдаче предъявляются:
Акты на погружение свай-дублеров; на замену типов свай;
- акт погружения и испытания пробных свай;
- исполнительная схема погруженных свай;
- паспорта на сваи;
- акты на устройство стыков (при составных сваях);
- журнал свайных работ (с указанием отказа каждой сваи).
Срезка голов свай. Для устройства ростверка необходимо обеспечить проектную отметку верха свай. Это обеспечивается срезкой голов свай на необходимую величину. Процесс срезки достаточно трудоемкий. Сложность заключается в том, что необходимо срезать два различных материала: камень (бетон) и сталь (арматуру), для чего требуются разные технологии и режущие инструменты.
В настоящее время срезка голов свай выполняется в основном вручную с помощью пневматических и электрических молотков. Для уменьшения объема скола бетона (рис. 3.13) используется стальная обжимная рамка. Арматурные стержни режутся огневым способом или отрезными машинами.
Ограниченно применяются механические способы срезки голов свай:
– силовое скалывание гидродомкратами (рис. 3.14, а, б);
– срезание дисковой пилой;
– излом головы сваи специальным оборудованием на базе трактора (рис. 3.14, в).
В настоящее время разрабатываются также термические, взрывные, криогенные технологии срезки голов свай.
Достоинства технологии ударного погружения свай:
Высокая производительность;
- погружение свай практически в любые виды грунтов;
- значительное повышение несущей способности сваи (на 15–30 %) за счет уплотнения грунта под острием.
Недостатки:
Динамическое воздействие на сваю (должен быть запас прочности);
- большие динамические воздействия на здания и сооружения, расположенные рядом.
При наличии рядом со строительной площадкой ветхих или аварийных зданий данная технология неприемлема.
Источник : Технология строительных процессов. Снарский В.И.
Наша компания проводит работы по забивке и погружению свай малыми и средними объемами на высокоскоростном оборудовании. Вы можете узнать подробнее когда оправдано применение машин для погружения свай . Звоните нам и мы вам поможем с погружением свай. А сейчас речь пойдёт о дизель-молотах, которые используются на сваебойной технике, в том числе и нашей сваебойной технике.
Виды дизель молотов для погружения свай
Классификация ударного оборудования, используемого в свайных работах, выполняется исходя из его конструкционных особенностей, согласно которым выделяют дизель молоты трубчатого и штангового типа.
В качестве направляющего элемента ударной части молота, в конструкциях штангового типа используются две вертикальные штанги, тогда как в трубчатых агрегатах - неподвижно зафиксированная труба.
Также сваебойные молоты делятся на группы исходя из массы ударной части. Выделяют молоты с бойком весом:
- до 0,6 тонн - легкие;
- до 1,8 тон - средние;
- свыше 2.5 тонн - тяжелые.
Рассмотрим каждый вид дизель молотов подробнее.
1. Штанговые.
Устройства штангового типа вы можете увидеть на изображении 1.1:
Рис. 1.1
Конструкция штангового дизель молота состоит из таких основных элементов:
- Поршневой блок, установленный на шарнирную подпорку;
- Две вертикальные направляющие штанги;
- Система подачи топливной смеси;
- Устройство для фиксации свайного столба - "кошка".
Поршневой блок представляет собою монолитную конструкцию, отлитую внутри корпуса молота. В него входит сам поршень и компрессионные кольца, шланг для подачи топлива, форсунка для распыления топливной смеси и насос, приводящий ее в действие.
Поршневой блок неподвижно зафиксирован на шарнирной подпорке, из нижней стенки которой выходят две направляющие штанги.
Рис. 1.2
Штанги, для более жесткой фиксации, в верхней части соединены траверсой. По направляющим штангам во время работы движется ударная часть молота, на нижней стенке корпуса которой расположена камера для сгорания топливной смеси.
2. Трубчатые.
Конструкции трубчатого типа представлены на изображении 1.3.
Рис. 1.3
Строение всех молотов трубчатого типа полностью унифицировано, они проектируется по устоявшимся стандартам и обладают идентичными конструкционными особенностями.
Состоит трубчатый дизель молот из следующих частей:
- "Кошки" - для захвата и крепления свайного столба, кошка обладает автоматическим фиксирующе-сбрасывающим механизмом;
- Ударного бойка - он представлен поршнем, оборудованным компрессионными кольцами;
- Шабота - ударной поверхности, с которой соприкасается боек в процессе работы молота;
- Рабочего цилиндра, внутри которого детонация топлива;
- Систем смазки и охлаждения;
- Направляющей трубы из высокопрочной стали.
Рис. 1.4
В отличие от молотов штангового типа, трубчатые конструкции обладают системой принудительного водяного охлаждения, что дает возможность непрерывной эксплуатации данных устройств, тогда как в работе штанговых молотов должны присутствовать регулярные перерывы после каждого часа забивки свай , необходимые для естественного охлаждения элементов конструкции.
Вы можете сами выбрать нужную сваебойную установку в разделе нашей техники.
Технические характеристики дизель молотов
Трубчатые дизель молоты по праву считаются наиболее совершенными и эффективными конструкциями. При одинаковой массе бойка они способны выполнять забивку более тяжелых свай (двух-трех кратная разница в весе свайного столба).
Молот состоит из следующих частей:
- цилиндр (или штанги)
- баба (ударная часть, боек), движущаяся внутри цилиндра
- шабот (нижняя часть молота, к которой крепится наголовник)
Сферические выемки на бабе и шаботе при соприкосновении образуют камеру сгорания. В нее методом впрыска подается дизельное топливо, которое, при ударе бабы по шаботу, под создающимся в камере сгорания высоким давлением, самовоспламеняется и подбрасывает бабу в верхнюю точку. После чего падение бабы возобновляется.
Таким образом, молот производит серию ударов по свае, погружая ее в грунт, наглядно процесс можно увидеть на видео :
К недостаткам штанговых конструкций также относится низкая долговечность (эксплуатационный ресурс, в среднем, почти в два раза меньше, чем срок службы трубчатых молотов).
Штанговые дизель молоты, из-за ограниченной энергии удара, которая составляет 27-30% от потенциальной энергии, которую может развивать ударный боек, применяются исключительно для погружения свайных столбов в слабую низкоплотную почву.
Наиболее распространенные штанговые дизель молоты с массой ударного бойка в 2500 и 3000 килограмм, такие конструкции способны выдавать энергию удара до 43 кДж, при этом количество ударов в минуту ограничено на уровне 50-55. Эта техника есть у нас : Сваебойная техника .
Рис. 1.5
Дизель молоты трубчатого типа используются для погружения железобетонных забивных свай в любые виды грунтов. При необходимости работать в условиях вечномерзлой почвы для забивки свай используются предварительно пробуренный лидерные скважины .
Температурный диапазон работы трубчатых сваебойных молотов варьируется в пределах от -45 до +45 градусов. Если свайные работы выполняются при температуре менее 25 градусов, требуется дополнительный подогрев поршневого блока перед запуском молота.
Вес ударного бойка в трубчатых дизель молотах может составлять 1.25, 1.8, 2.5, 3.5 и 5 тонн. Боек, в зависимости от веса, может развивать силу удара от 40 до 165 кДж. Максимальное количество ударов молота за одну минуту работы - 42.
Технология погружения свай дизель молотом
Дизель-молот - специфическое сваебойное оборудование, которое навешивается на мачту сваебойной машины , то есть является навесным сваебойным механизмом. Принцип действия сваебойного молота заключается в нанесении ударов по свае силой собственного веса.
Особенности технологии погружения свай будут разниться в зависимости от типа используемого оборудования.
Рассмотрим основные этапы забивки свай штанговым дизель молотом:
- По завершению строповки и фиксации сваи "кошка", зафиксированная на лебедке копрова, опускается вниз и сцепляется с ударной частью молота;
- Кошка и боек поднимается с помощью лебедки по направляющим в максимальное верхнее положение;
- Оператор активирует рычаг сброса и ударная часть, под собственным весом, опускается вниз к шарнирному оголовку, закрепленному на свайном столбе;
- В процессе опускания бойка находящийся внутри цилиндра воздух сжимается и повышает свою температуру (до 650 градусов);
- Когда ударный боек соприкасается с шарнирным оголовком сваи, внутрь цилиндра форсункой нагнетается топливо, которое смешивается с сжатым воздухом;
- При ударе происходит самовоспламенение топливной смеси, освободившийся в результате детонации газ отталкивает ударный боек в верхнее исходное положение;
- В процессе поднятия скорость движения под весом бойка уменьшается, и ударная часть опускается обратно к шарнирному оголовку, закрепленному на свайном столбе. Процесс повторяется заново до тех пор, пока оператор копра не отключит топливный насос.
Рис. 1.6
Последовательность работы трубчатого молота при забивке свай следующая:
- Поршневая часть стыкуется с кошкой и поднимается в верхнее положение с помощью лебедки копра;
- Выполняется автоматическая расстыковка поршня и кошки и ударная часть опускается по направляющей трубе;
- В процессе падения поршня активируется насос, который нагнетает топливо в специальное углубление, расположенное на верхней стенке корпуса шабота;
- При дальнейшем опускании поршня происходит сжатие воздуха внутри трубы молота;
- Когда поршень ударяет по шаботу топливная смесь детонирует, половина энергии при этом идет на погружение свайного столба, еще часть - на подбрасывание поршня в исходное положение.
Рис. 1.7
Погружение свайного столба выполняется в результате воздействий двух видов энергии - ударной (исходящей от массы бойка) и газодинамической, которая высвобождается в момент детонации топливной смеси.
Наша компания поставит технику на объект
Компания "Богатырь" производит свайные работы в строгом соответствии с требованиями СНиП и другими нормативными документами.
Технология забивки свай полностью расписывается в специально разрабатываемых на время свайных работ, документах: ППР (проект производства работ), технологическая карта , и т.д., в ходе работ ведется сводная ведомость забивки свай. Таким образом, - процесс в полном смысле является производственным и за его строгим исполнением, особенно во время забивки свай, следит лицо, ответственное за проведение свайных работ.
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).
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.
Забивные сваи изготавливают на поверхности земли, а затем погружают в грунт в вертикальном или наклонном положении. Существует несколько методов погружения забивных свай.
Ударный метод. Этот метод основан на использовании энергии удара, под действием которого свая нижним концом (заостренной частью) внедряется в грунт. По мере погружения она смещает частицы грунта в стороны, частично вниз и частично вверх. В результате погружения свая вытесняет объем грунта и таким образом дополнительно уплотняется грунтовое основание. Ударную нагрузку на оголовок сваи создают спец. механизмами – молотами разных типов, основным из которых является дизельный. Как правило, обычно применяются штанговые и трубчатые дизель-молоты.
Процесс погружения сваи складывается из следующих операций:
подтягивание и подъем сваи с одновременным заведением ее головной части в гнездо наголовника в нижней части молота;
установка сваи в направляющих в месте забивки;
забивка сваи сначала несколькими легкими ударами с последующим увеличением силы ударов до максимальной. При отклонении положения сваи от вертикали более чем на 1 % сваю выправляют подпорками, стяжками и т.п., или извлекают и забивают вновь;
передвижение копровой установки и срезание сваи по заданной отметке.
Забивка свай ведется до получения заданного проектом отказа.
Отказ - глубина погружения сваи от одного удара. Отказ измеряют с точностью до 1 мм. Осадку от одного удара в конце забивки сваи измерить трудно, поэтому отказ определяют как среднее значение при серии ударов, называемых залогом.
При погружении свай дизель-молотами и паровоздушными молотами одиночного действия залог принимается равным 10 ударам, при погружении свай молотами двойного действия и вибропогружателями залог принимают равным числу ударов за 1 мин забивки.
Если средний отказ в 3-х последующих залогах не превышает расчетного, то процесс забивки свай можно считать законченным. Сваи, не давшие контрольного отказа после перерыва с длительностью в 3-4 дня подвергают контрольной забивке, если глубина погружения свай не достигла 85% проектной, а на протяжении 3-х последних залогов получен расчетный отказ, то надо выявить причины этого явления, согласовать с проектной организацией.
Вибрационный метод. Метод основан на значительном уменьшении при вибрации коэффициента внутреннего трения в грунте и силы трения боковых поверхностей свай. Благодаря этому при вибрации доя погружения свай требуется в десятки раз меньше усилий, чем при забивке. При этом наблюдается частичное уплотнение грунта. зона уплотнения составляет 1.5-3 диаметра сваи в зависимости от вида грунта и его плотности. При вибрационном способе сваю погружают с помощью спец.механизмов – вибропогружателей. Вибропогружатель подвешивают к мачте сваи погружающей установки и соединяют со сваей наголовником. Действие вибропогр-ля основано на принципе, при котором горизонтальные центробежные силы взаимокомпенсируются, а вертикальные суммируются.
Амплитуда колебаний и масса вибросистемы (вибропогруж-ль, наголовник, свая)т должны обеспечить разрушение структуры грунта с необратимыми деформациями. При вибрационном погружении в глину или тяжелый суглинок под нижним концом сваи образуется глинистая подушка, которая вызывает значительное снижение несущей способности сваи. Чтобы устранить это явление сваю погружают ударным способом на длину 15-20 см. для погружения легких свай (до 3-х тонн) и металлического шпунта в грунты неоказываемового большого лобового сопротивления под острием сваи принимают высококачественные вибропогружатели с подрессорной пригрузкой.
Вибрационный метод наиболее эффективен при несвязных, водонасыщенных грунтах. применение вибрационного метода для погружения свай в маловлажние плотные грунты возможно только при устройстве лидирующих скважин.
Виброударный метод погружения свай - универсальный. Вибромолот совершает удары по наголовнику сваи, когда зазор между ударником вибровозбудителя и сваей меньше амплитуды колебаний возбудителя.
Масса ударной части вибромолота для ЖБ свай должно быть не менее 50% от массы сваи и составляет около 650-1350 кг.
Способ вдавливания (статический метод) коротких свай (до 6 м) более безопасен для окружающих сооружений, чем вибрационный и виброударный способы. Однако в плотных грунтах перед вдавливанием необходимо бурить лидирующие скважины небольшого диаметра.
Вибровдавливание. При вибровдавливании свая погружается от комбинированных воздействий вибрации и статической нагрузки. Этот способ более эффективен, чем простое вдавливание.
Вибровдавливающая установка состоит из 2-х рам, на заднее раме находятся электрогенераторы, работающие от трактора и 2-хбарабанная лебедка. На передней раме располагается направляющая стрела с вибропогружателем. Когда вибровдавливающая установка займет рабочее положение вибропогружатель опускают вниз, наголовником соединяется свая и поднимают на место забивки.
Метод вибровдавливания исключает разрушение свай и эффективен при погружении свай длиной до 6 м.
Завинчивание. Винтовые сваи изготавливают стальными или комбинированными: нижняя винтовая часть - стальная; верхняя - железобетонная. Такие сваи применяются в качестве фундаментов и анкеров при строительстве мачт, линий электропередачи, радиосвязи и т.п.
Рабочие операции при погружении сваи методом завинчивания аналогичны операциям, выполненным при погружении свай методом забивки или вибрации, только вместо установки и снятия наголовника здесь надевают оболочки.
Метод с подмывкой грунта. С подмывом под давление воды не менее 0,5 МПа могут погружаться сваи-стойки, если нет опасности осадки близлежащих сооружений. Расположение подмывных трубок бывает центральным или боковым. Центральное расположение более предпочтительно, поскольку при боковом расположении подмывные трубки часто повреждаются и заполняются грунтом. В связи с размывом грунта под пятой сваи за 1... 1,5 м до проектной отметки подмыв прекращают, дальше сваю погружают без подмыва.
Электроосмос используют при погружении свай в плотные глинистые грунты. После кратковременного воздействия постоянного тока у стенок погружаемой сваи-катода собирается грунтовая вода, понижаются силы трения между сваей и грунтом
а - вибрационный; б - виброударный; в - вдавливание; г – вибровдавливание;
д - завинчивание; е - подмыв; ж - электроосмос.
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 фунтовых условий.
Ударный метод
Метод основан на использовании энергии удара (ударной нафузки), под действием которой свая нижней заостренной частью внедряется в фунт. По мере пофужения она смещает частицы фунта в стороны, частично вниз, частично вверх (на дневную поверхность). В результате пофужения свая вытесняет объем фунта, практически равный объему ее пофуженной части, и таким образом дополнительно уплотняет фунтовое основание. Зона заметного уплотнения фунта вокруг сваи распространяется в плоскости, нормальной к продольной оси сваи, на расстояние, равное 2... 3 диаметрам сваи.
Ударную нафузку 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 - подвижный цилиндр, открытый снизу и перемещающийся в направляющих штангах. При падении цилиндра на неподвижный поршеньв камере сгорания смеси энергия подбрасывает цилиндр вверх, после чего происходит новый удар и цикл повторяется.
В трубчатых дизель-молотах 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. Последняязависит от веса и высоты падения ударной части, а также энергии сгорания топлива. Количественно значения энергии удара (кДж) могут быть определены по следующим выражениям:
для штанговых молотов
для трубчатых молотов
где Q - вес ударной части молота, Н, h - высота падения ударной части молота, м.
Для конкретных условий строительства молот подбирают по необходимой номинальной энергии одного удара и коэффициенту применимости молотов.
Необходимая номинальная энергия удара
По полученному значению Ен подбирают молот (по соответствующим справочникам), а затем его проверяют по коэффициенту применимости молота к, который определяют из отношения веса молота и сваи к энергии удара, т. е.
K = (Q1 + q) / Eн,
где Q - собственный вес молота, Н, q - вес сваи (включая вес наголовника и подбабка), Н.
Значение к колеблется от 3,5 до 6 (в зависимости от материала сваи и типа молота). Например, для забивки железобетонных свайштанговым дизель-молотом к = 5, деревянных свай к = 3,5, а трубчатым - соответственно к = 6 и Л = 5.
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 процессы, 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 фунт и ее выверки. Под действием веса молота свая погружается в фунт. Чтобы обеспечить правильное направление сваи, первые удары производят с офани-чением энергии удара. Затем энергию удара молота постепенно увеличивают до максимальной. От каждого удара свая пофужается на определенную величину, которая уменьшается по мере углубления. В дальнейшем наступает момент, когда после каждого залога свая пофужается 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.
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 фунтов.
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 во-донасыщенных фунтах. Применение вибрационного метода для пофужения свай в маловлажные плотные фунты возможно лишь при устройстве лидирующих скважин, т. е. при предварительном выполнении другого процесса, требующего буровых механизмов.
Более универсальным является виброударный способ пофуже-ния 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 фунта пофужению свай.
Масса ударной части (вибровозбудителя) вибромолота применительно к пофужению 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 вибропогружателем 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.
Погружение свай завинчиванием
Метод основан на завинчивании стальных и железобетонных свай со стальныминаконечниками 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: втягиватьвинтовую 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.
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 фунта у острия сваи снижается, а поднимающаяся вдоль стволавода размывает грунт, уменьшая тем самым трение по боковым поверхностям сваи. Расположение подмывных трубок может быть боковым, когда две или четыре под-мывные трубки с наконечниками находятся по бокам сваи, и центральным, когда один одно- или многоструйный наконечник размещен по центру погружаемой сваи. При боковом подмыве (по сравнению 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 в трубки подают под давлением не менее 0,5 МПа. Приподмыве 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 здбивкой.
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 фунта, а у пофужаемой сваи (катод), наоборот, повышается. После прекращения подачи тока происходит восстановление первоначального состояния фунтовых вод и несущая способность свай, являющихся катодами, возрастает.
Дополнительные операции при пофужении железобетонных свай с использованием электроосмоса связаны с оснащением свай полосами стали - электродами, площадь которых занимает 20...25% боковой поверхности свай. Эта операция отпадает при пофужении металлических свай методом завинчивания.
Применение метода электроосмоса, позволяет на 25...40% ускорить процесс пофужения сваи, а также уменьшить нафузки, необходимые для пофужения сваи.
Погружение свай в мерзлые грунты
При пофужении свай зимой в сезоннопромерзающие фунты 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 пофужении 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 фунта 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 фунта (все эти процессы выполняют методами, принятыми при разработке мерзлых фунтов). Сам процесс пофужения свай идентичен процессам, принятым для летних условий.
Методы погружения свай в вечномерзлые грунты характеризуются 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 фунтов среднегодовая температура на глубине 5... 10 м не выше - 0,6°С для супесей - 1°С для суглинков и - 5°С для глин.
Пофужают сваи в твердомерзлые фунты главным образом двумя методами: в оттаявший фунт или в пробуренные скважины, диаметр которых превышает наибольший размер поперечного сечения сваи. При пофужении свай в оттаявший грунт вначале его оттаивают и затем пофужают сваи в образовавшуюся в мерзлом фунте полость разжиженного фунта. Грунт оттаивают с помощью паровой иглы, перфорированной в нижнем конце. Под действием пара (давлением 0,4...0,8 МПа), выходящего у острия иглы, фунт разжижают до текучего состояния и в него пофужают сваю до проектной глубины.
В фунтах с небольшим количеством льда можно получить полость нужных размеров в короткое время (1... 3 ч), а в фунтах с большой степенью насыщения льдом этот процесс происходит в течение 6...8 ч. Скорость пофужения иглы определяют с таким расчетом, чтобы диамеф протаянной полости в 2... 3 раза превышал наибольший размер сваи в поперечном сечении. Через некоторое время после пофужения сваи происходит вмерзание и она, будучикак бы заделанной в толщу вечномерзлого грунта, приобретает необходимую несущую способность.
Метод гюгружения 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 (сосреднегодовой температурой не ниже - ГС) фунты сваи пофужают забивным или бурозабивным методом. Методы пофужения в оттаянный фунт и в скважины большего сечения, чем сечение свай, в условиях высокотемпературных фунтов малопригодны из-за того, что вмерзание сваи происходит весьма медленно. Забивать сваи можно в пластично-мерзлые пылеватые суглинки и песчаные фунты, не содержащие включений, и только в период сезонного оттаивания, так как зимой фунты 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 пофужают сваю с помощью вибромолота или дизель-молота. При этом фунт отжимается от углов сваи к середине ее стенок. Грунт оттаивает за счет тепловой энергии, трансформированной из механической, развиваемой молотом, и частичного выжимания фунта из скважины. Достаточно оттаять тонкому слою фунта и температура в зоне, прилегающей к свае, повысится на незначительную величину, а процесс вмерзания сваи в фунт произойдет за короткое время. Применение лидирующих скважин позволяет повысить точность установки сваи, обеспечить пофужение ее на проектную глубину, устранить случаи поломки сваи при попадании под острие валунов и др.
Последовательность погружения свай
От расположения 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 свайконцентрическими 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 зоне. 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 тележка с копром. Сваи длиной 8... 12 м забивают дизель-молотом. Так 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 деревянныхшпунтов начинают с пофужения маячных свай, к которым в 2... 3 яруса крепят схватки, служащие направляющими при забивке шпунта.
При пофужении свай зимой с использованием стержневых электронафевателей для оттаивания мерзлого фунта район забивки свай разбивают на фи участка-захватки: на первом - бурят скважины, на втором - скважины уже заранее пробурены и утеплены сверху, на третьем - сваи пофужают. Интервал между отофевом скважины и пофужением в нее сваи не должен превышать одной смены. Примерно так же с разбивкой на захватки устанавливают порядок пофужения свай, если усфойство ростверков начинают до завершения пофужения всех свай под здание или сооружение.
Выбор методов погружения свай и сваепогружающего оборудования
При погружении свай основными факторами, определяющими выбор метода, являются физико-механические свойства грунта, объем свайных работ, вид свай, глубина погружения, производительность применяемых сваепогружающих установок и свайных погружателей.
Объемы работ чаще всего измеряют числом свай или метрами суммарной длины погруженной части свай, а шпунтового ряда - метрами длины шпунтового ряда той или иной глубины погружения. В соответствии с этим производительность оборудования измеряют за час или чаще за смену.
Усредненные данные о нормах времени на погружение свай различными установками для разных типов молотов и погружателей, а также составы рабочих звеньев приведены в ЕНиРах. Однако многообразие и сложность действующих факторов в большинстве случаев требуют установить общие зависимости для определенной скорости и продолжительности погружения свай в грунт для конкретных условий. Для этого выполняют пробное погружение свай в пределах площади свайного поля тем же оборудованием, которое предполагается использовать. По данным пробного погружения не менее чем пяти свай в различных местах участка устанавливают среднюю продолжительность погружения и расчетную производительность сваепогружающего оборудования для конкретных условий каждого объекта.
Тип выбираемой сваепогружающей установки во многом зависит от объема свайных работ. Это объясняется тем, что для копров башенного типа, мостовых сваебойных и некоторых других установок необходимы рельсовые пути, которые целесообразно укладывать только при большом числе погружаемых свай. Кроме того, монтаж копра является более трудоемким, чем подготовка мобильной установки.
Число машин, необходимых для выполнения свайных работ, определяют, исходя из эксплуатационной сменной производительности сваепогружающей установки:
Псм = 480 kв / (t0 + tв),
где kв - коэффициент использования установки по времени (можно принимать 0,9), 480 - продолжительность смены, мин, t0 - выполнение основной операции погружения свай, мин, tв - продолжительность вспомогательных операций, включая перемещение установки, мин.
Зная Псм и установленный срок производства свайных работ, получим необходимое число сваепогружающих установок:
Строительство воздушных линий
Загрузка...