Возведение фундаментов на сваях

Разбивка осей свайных полей, работы по погружению забивных свай были изучены на объекте:

Сваи используют для устройства фундаментов под различные здания и сооружения, повышения несущей способности слабых грунтов, а также для укрепления стенок котлованов от обрушения.

В строительном производстве сваи классифицируют по следу­ющим признакам, определяющим или влияющим на методы уст­ройства свайных фундаментов:

по характеру работы в грунте - сваи-стойки, опирающиеся на несжимаемые грунты, и висячие сваи, заглубленные в сжимаемые грунты;

по материалу - железобетонные, бетонные, деревянные, сталь­ные;

по виду армирования железобетонных свай - с напрягаемой и ненапрягаемой продольной арматурой, с поперечным армировани­ем и без него;

по конструкции - квадратные, прямоугольные и многоуголь­ные, круглые, с уширением  и без него, цельные и составные, призматические и конические, пустотелые, сплошного сечения, винтовые сваи-колонны;

по методам устройства свайных фундаментов - погружаемые и набивные. Погружаемые сваи изготовляют на поверхности земли и затем погружают в грунт в вертикальном или наклонном положении. Набивные сваи устраивают непосредственно в самом грунте.

Свайные фундаменты, состоящие из нескольких свай, образу­ющих общую группу, называют свайным кустом, а плиту, которая их соединяет,- ростверком.

Устройство свайных фундаментов является комплексным про­цессом, в общем случае включающим (на примере метода погруже­ния): подготовку территории для ведения работ и геодезическую разбивку с выносом в натуру положения каждой сваи; доставку на стройплощадку, монтаж, наладку и опробование оборудования для погружения свай; транспортировку готовых свай от места изготов­ления к месту их погружения; погружение свай; срезку отдельных свай на заданной отметке; демонтаж оборудования; устройство ростверка.

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.

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 - по­движный цилиндр, открытый снизу и перемещающийся в направ­ляющих штангах. При падении цилиндра на неподвижный поршень в 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 мину 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. 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 ма­невренны 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.

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 - вuбропогружателей . Вибропогружатель, представляющий собой электромеханическую машину вибрацион­ного действия, подвешивают к мачте свае погружающей 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 пере мятая 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 вuбромолотов . 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 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 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    о систему, пульт управления и вспомога­тельное оборудование. Конструкция рабочего орга­на позволяет выполнять следую­щие операции: втягивать винтовую сваю внутрь трубы рабочего органа (предварительно на сваю надевают инвентарную металлическую оболочку), обеспечивать за­данный угол погружения сваи в пределах 0-45º 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.

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 свай 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 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.

Устройство ростверков

Работы по устройству ростверков были изучены на объекте: 

Конструкцию ростверка и технологию его устройства принимают в зависимости от типа свай. Ростверки объединяют группу свай в одну конструкцию и распределяют на них нагрузки от сооружения. Они чаще всего представляют собой непрерывную ленту по всему контуру здания в плане, включая внутренние стены. При использовании желе­зобетонных свай ростверки могут быть выполнены из монолитного и сборного железобетона. В зависимости от типа здания или сооружения ростверки разделяют на высокие и низкие. При забивных сваях, головы которых после забивки могут оказаться на разных от­метках, перед устройством ростверка необходимо выполнить трудоем­кие операции по выравниванию голов свай. Для этого необходимо под определенный уровень срубить (срезать) бетон свай, обрезать или за­гнуть их арматуру.

    Срезка свай. Деревянные сваи и шпунт срезают механическими или электрическими пилами, стальные сваи - автогеном или бензоре­зом, в железобетонных сваях бетон оголовков разрушают обычно с по­мощью пневматических отбойных молотков. Более эффективно для этих целей применять пуансоны - установки для срезания голов свай, состоящие из жесткой замкнутой станины, опускаемой и зажимаемой на свае, подвижной рамы, съемных зубьев и гидродом­крата с поршнем. В комплект установки входит несколько пар пуансо­нов для свай с различными размерами поперечного сечения. Макси­мальное рабочее усилие 200 т, рабочий ход от 10 до 50 см, производи­тельность установки - обрезка голов 15...20 свай в час.

Сваи при погружении иногда отклоняются в плане, при многоряд­ном или кустовом расположении свай эти отклонения не вызывают ос­ложнений при устройстве ростверков. Если же имеется однорядное расположение свай и часть сечения отдельных свай выходит за грани­цы будущего ростверка, то в этом случае необходимо устраивать мо­нолитный ростверк и специальные выступы в ростверке для включе­ния в него этих свай.

При подготовке голов набивных свай к устройству сборных рост­верков проверяют верхнюю поверхность по нивелиру и при необходи­мости выравнивают опорную поверхность свай с помощью бетонной смеси или цементного раствора. Сами же балки железобетонного рост­верка устанавливают на выравнивающую подсыпку из песка или шла­ка, начиная от угла здания, и выполняют монтажные работы строго по захваткам. Элементы сборного ростверка соединяют со сборными ко­роткими сваями на сварке с омоноличиванием стыков.

 

Рис. 10 Погруженные сваи

Рис. 11 Выполнение монолитного ростверка

 

Тема № 5

Устройство буронабивных свай

Набивные сваи устраивают на месте их проектного положения путем укладки (набивания) бетонной смеси или песка (грунта) в полости (скважины), образуемые в грунте. Сваи часто делают с уширенной нижней частью - пятой. Уширение получают путем разбуривания грунта специальными бурами, распирания грунта усиленным трамбованием бетонной смеси в нижней части скважи­ны или взрывания заряда взрывчатого вещества.

В зависимости от способов создания в грунте полости и методов укладки и уплотнения материала набивки сваи подразделяют на буронабивные, пневмонабивные, вибротрамбованные, частотрам­бованные, песчаные и грунтобетонные.

Буронабивные сваи. Характерной особенностью технологии устройства буронабивных свай является предварительное бурение скважин до заданной отметки и последующее формирование ствола сваи.

В зависимости от грунтовых условий буронабивные сваи устра­ивают одним из следующих трех способов: без крепления стенок скважин (сухой способ), с применением глинистого раствора для предотвращения обрушения стенок скважины, с креплением сква­жин обсадными трубами.

Сухой способ применим в устойчивых грунтах (про­садочные и глинистые твердой, полутвердой и тугопластичной консистенции), которые могут держать стенки скважины. Техноло­гия устройства таких свай состоит в следующем. Методами враща­тельного бурения (шнековая колонна или ковшовый бур) в грунте разбуривают скважину необходимого диаметра и на заданную глу­бину. По достижении проектной отметки в необходимых случаях нижнюю часть скважины расширяют с помощью специальных расширителей, закрепленных на буровой штанге и входящих в комплект бурового станка. Принцип работы расширителя следую­щий: давление, передаваемое через штангу, раскрывает шарнирную систему ножей расширителя; при вращении штанги ножи срезают грунт, попадающий в бадью, расположенную под расширителем. За 4...5 операций срезывания и извлечения грунта образуется уширен­ная полость диаметром до 1,6 м. После приемки скважины в установленном порядке при необходимости в ней монтируют арма­турный каркас и бетонируют методом вертикально перемещающей­ся трубы.

Применяемые в строительстве бетонолитные трубы, как прави­ло, состоят из отдельных секций и имеют стыки, позволяющие быстро и надежно соединять трубы. В приемную воронку бетонную смесь подают непосредственно из автосмесителя или с помощью специального загрузочного бункера. По мере укладки бетонной смеси бетонолитную трубу извлекают из скважины. В скважине бетонную смесь уплотняют с помощью вибраторов, укрепленных на приемной воронке бетонолитной трубы. По окончании бетони­рования скважины голову сваи формуют в специальном инвентар­ном кондукторе и в зимнее время защищают утеплителем. По этой технологии чаще всего изготовляют буронабивные сваи диаметром400, 500, 600, 1000 и 1200 мм и длиной до 30 м.

Глинистый раствор для удержания стенок скважин от обрушения применяют при устройстве буронабивных свай в неустой­чивых обводненных грунтах. В этом случае скважины бурят враща­тельным способом. Однако при проходке по скальным включениями прослойкам используют сменные рабочие органы ударного типа (грейферы, долота). В скважину глинистый раствор поступает по пустотелой буровой штанге. За счет гидростатического давления, оказываемого этим раствором, плотность которого 1,2...1,3 г/см , устраивают сваи без обсадных труб. Глинистый раствор готовят на месте производства работ преимущественно из бентонитовых глин, и по мере бурения его нагнетают в скважину. Поднимаясь по скважине вдоль ее стенок, глиняный раствор попадает в зумпф,  откуда возвращается насосом в буровую штангу для дальнейшей циркуляции. Затем в скважину устанавливают арматурный каркас. Бетонную смесь подают с помощью вибробункера с бетонолитной трубой, которую опускают в скважину. Вибрируемая бетонная смесь, поступая в скважину, вытесняет глинистый раствор. Помере заполнения скважины бетонной смесью бетоновод извлекают.

Устройство буронабивных свай с креплением стенок скважин обсадными трубами возможно в любых геологических и гидрогеологических условиях. Обсадные трубы можно оставлять в грунте или извлекать из скважин в процессе изготовления свай (инвентарные трубы). Секции обсадных труб, как правило, соеди­няют стыками специальной конструкции

или с помощью сварки. Погружают обсадные трубы в процессе бурения скважины гидро­домкратами, а также посредством забивки трубы в грунт или вибропогружением. Бурят скважины специальными установками вращательным или ударным способом.

После зачистки забоя и установки в скважине арматурного каркаса скважину бетонируют методом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ). По мере заполнения скважины бетонной смесью инвентарную обсадную трубу извлекают. Приэтом специальная система домкратов, смонтированных на установке, сообщает обсад­ной трубе возвратно-поступа­тельное и полувращательное движение, дополнительно уплотняя бетонную смесь. По окончании бетонирования скважины голову сваи формуют в специальном инвентарном кондукторе.

Для устройства уширений в основаниях свай, как правило, применяют взрывной способ. Для этого в пробу­ренной скважине устанавлива­ют обсадную трубу так, чтобы ее нижний конец не доходил до дна скважины на 1,2... 1,5 м, т. е. был за пределами действия ка­муфлетного взрыва. В обсад­ную трубу опускают на дно скважины заряд взрывчатки расчетной массы и выводят проводники от детонатора к подрывной машине. Трубу заполняют бетонной смесью и производят взрыв. Энергия взрыва уплотняет грунт и создает сферическую полость, которая немедленно заполняется бетонной смесью из обсадной трубы. Окончательно заполняют скважину описанным выше способом.

В нашей стране буронабивные сваи изготовляют диаметром 880... 1200 мм, длиной до 35 м. для устройства буронабивных свай используют литую бетонную смесь с осадкой конуса 16...20 см.

 

 

Рис. 12 Буронабивные сваи
Тема № 7

---

Дата добавления: 2018-11-24; просмотров: 263; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!