Технология стр. пр.. Головное издательство издательского объединения

• Название: Головное издательство издательского объединения
• Анкор: Технология стр. пр..doc
• Дата: 13.12.2017
• Размер: 18.72 Mb.
• Имя файла: Технология стр. пр..doc
• Тип: Документы; #11230
• страница: 13 из 45

Глава 2

УСТРОЙСТВО СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ И ШПУНТОВЫХ ОГРАЖДЕНИЙ

§ 1. Виды свай и способы их погружения

Сваи используют для устройства фун­даментов различных зданий и сооруже­ний, когда толщина слабых грунтов

основания значительна, а закреплять их нецелесообр аз но.

Свайные фундаменты состоят из рядов или групп свай. По верху их часто объ­единяют ростверком — монолитной или сборно-монолитной плитой. Расположе­ние свай в фундаменте зависит от харак­тера опорных конструкций зданий и со­оружений. Схема размещения свай в один или несколько параллельных рядов

применяется для ленточных фундамен­тов; кустовая схема в виде группы свай, сосредоточенных на малой площади, — для отдельных опор, устоев мостов, ко­лонн и т. п. Свайные поля, состоящие из многих рядов с большим числом свай, устраивают для фундаментных плит под всей площадью сооружений.

Деревянные сваи (рис. V.3, а) делают из прямых бревен диаметром 18...30 см. Эти сваи можно наращивать по длине, а также собирать в пакеты по три или четыре бревна; стыки при этом разме­щают вразбежку. Шпунтовые сваи (рис. V.3, б) делают из брусьев или досок. Продольный замок — шпунт — направ­ляет сваи при забивке ряда и повышает водонепроницаемость стенки.



Рис. V.3. Виды свай и шпунтовых ограждений:

о — деревянные сваи; б — сечения деревянных шпунтин; в — деревянная шпунтовая стенка; г — то же, вид сверху; д — железобетонная свая; е — забивная инъекторй'ая свая; ж — прямоугольная пирамидальная свая; и — винтовая свая; к — стальная шпунтовая стенка; л — плоский стальной шпунт; м — профиль корытного стального шпунта; 7 — трехгранная затеска; 2 ■— четырехгранная затеска; 3 — стальной бугель; 4 — стальной наконечник; 5 — стык в полдерева на хомутах; 6 — то же, с помощью стальной трубы; 7 — стык в торец на стальных накладках; 8 — шпунтина из доски с треугольным пазом и гребнем; 9 — шпунтина из бруса с квад­ратным пазом и гребнем; 10 — деревянные направляющие схватки; 11 — маячные сваи; 12 — скобы; 13 — упор; 14 — клин; 15 — пакеты деревянных шпунтин; 16 —' скосы при затеске шпунтины; П — прокладки; 18 — уси­ление головы сваи арматурой в виде хомутов; 19 — инъекторная труба; 20 — свая; 21 — стальной башмак; 22 — закрепляемый грунт; 23 — стержень сваи; 24 — винтовой наконечник; 25 — стальной шпунт

Железобетонные сваи (рис. V.3, д, е, ж) бывают сплошные — квадратного и прямоугольного сечения, пирамидаль­ные — прямоугольного сечения, полые — синъекторной трубой, или кольцеобраз­ного сечения, и шпунтовые — различных сечений, зависящих от типа сопряжения шпунтин.

Стальные сваи в виде труб применяют для устройства сталебетонных, а также винтовых стальных (рис. V.3, и) и комби­нированных свай, состоящих из разных материалов (например, ствол сваи желе­зобетонный, а винтовой наконечник стальной).

Стальные шпунтовые сваи специальных прокатных профилей изготовляют с зам­ками на продольных кромках, обеспечи­вающими хорошее уплотнение примыка­ний в шпунтовых рядах и перемычках (рис. V.3, к, л, м).

Все технологические приемы устройст­ва свайных фундаментов можно свести к трем основным способам: забивке свай; безударному погружению (подмыв, за­винчивание и вдавливание свай) и набив­ке в проектном положении.

§ 2. Забивка и вибропогружение свай

Забивка свай включает следующие процессы: подготовку площадки, рас­чистку свайного поля или полосы, уст­ройство подмостей и путей для переме­щения сваебойных установок; установку обносок, разбивку свайных полей и ря-дов, разметку отдельных свай в рядах; \ передвижку копров или копровых уста-\ новок в очередную рабочую позицию; I подтягивание, подъем и установку свай I в исходное положение; погружение свай. I Первые два процесса выполняют обыч-1 но сразу для всего объема свайных работ.

■ Разбивочные оси и положение свай после

■ надлежащей проверки закрепляют на ■местности. Последние три процесса по-■Бторяются при забивке каждой сваи. После забивки верх деревянных свай срезают под заданную отметку, верх железобе­тонных свай ср убывают отбойным молот­ком или срезают (гидроразрушителем либо огневым способом с помощью газо­вых горелок). Отметку срезки свай выби­рают так, чтобы обнажившуюся армату­ру свай можно было отогнуть и сварить с арматурой ростверка.

Сваи забивают копрами или копровы­ми установками, смонтированными на са­моходных кранах либо экскаваторах.

Подтягивать сваи к копровой установ­ке (рис. V.4, а) можно с расстояния не более 5 м, пропуская тяговый трос через нижний отводной блок.

Условия подъема сваи в вертикальное положение, безопасные для устойчивости копровой установки, зависят от положе­ния сваи. Если свая впереди копра (рис. V.4, б), то допускаемое расстояние /₂ не более длины сваи; если свая рядом с копром, то l_x^ 3...4 м; если свая попе­рек оси копра, то /₄ не более 3 м.

Схема перемещения коп­ровой установки от сваи к свае зависит от их размещения (рис. V.4, в) и свойств грунтов. В несвязных грунтах применяют рядовую схему, забивая сваи последовательно в каждом ряду, в связ­ных грунтах — секционную, при которой свайное поле разбивают на участки (сек­ции) и забивают сваи сначала в крайних рядах секции, пропуская средние, а за­тем в средних рядах. При кустовом раз­мещении свай и в слабосжимаемых грунтах применяют спиральную схему, двигаясь от периметра к центру. При этом уплотнение грунта ранее забитыми сваями возрастает также к центру, что улучшает условия работы средних свай. Но если расстояние между центрами свай менее пяти диаметров (сторон поперечно­го сечения) сваи, то в середине свайного поля грунт может уплотниться настоль­ко, что забивка центральных свай ока­жется невозможной. В таких условиях применяют порядок забивки от центра к периметру, как показано на рис. V.4, в.

Продолжительность и трудоемкость пе­редвижки копра, составляющую до 80 % рабочего времени, можно сократить, установив его на подкопровом мосту, пе­ремещающемся вдоль фронта работ по рельсовому пути (рис. V.4, д). Копры перемещают в очередную позицию также по рельсам ходовых путей и траверсных тележек с помощью лебедок и отводных блоков (рис. V.4, г). Самоходными уста­новками можно свободно маневрировать по свайным полям, что ускоряет выполне­ние работ (рис. V.4, ё).

В новой позиции копер центруют по оси забиваемой сваи. Для забивки обыч­ных свай выверяют вертикальность стрел в двух плоскостях, а для забивки наклон­ных свай устанавливают заданные углы наклона стрел. После этого копер закреп­ляют специальными натяжными скобами или аутригерами, поднимают молот по стрелам и закрепляют в верхнем положе­нии. С помощью троса и выносных бло­ков подтягивают очередную сваю, под­нимают и устанавливают ее на пересече-

нии разбивочных осей, затем разворачи­вают вокруг продольной оси в заданное положение. Верхним концом сваю подво­дят под наголовник и опускают молот.

На сваях для контроля глубины по­гружения делают разметку по длине, на­чиная от нижнего конца. Первые риски наносят через 1 м, затем через 0,5 м, а в верхней части — через 0,1 м. Против рисок записывают длину сваи от ее ниж­него конца .

Установленную на точку сваю допол­нительно закрепляют с помощью ползу­на в стрелах копровой установки. Такое закрепление особенно важно, когда сваи забивают в наклонном положении.

Первые удары по свае наносят с малой \ высоты — до 0,5 м, пока свая не получит;

правильного направления. Затем силу 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 удара свая погру­жается на одну и ту же величину, называе­мую отказом. Отказ принято находить как среднюю величину после замера по­гружения от десяти ударов. Серию уда­ров, выполняемых для замера средней величины отказа, называют залогом



Рис. V.4. Забивка свай:

а — схема подтягивания сваи через нижний отводной блок; б — схемы подъема свай на копер; в — схемы дви­жения свайного агрегата; г — перекатывание копра с помощью траверсной тележки и вспомогательного рель-сзвого пути; д — забивка свай с подкопрового моста; е — забивка свай с помощью стрелового крана; 1 — ба­зовая машина; 2 — копровая стрела; 3 — рабочий канат; 4 — молот; 5 — нижний отводной блок; 6 — строп; 7 — свая; 8 — крановая стрела; 9 — рядовая схема; 10 — секционная схема; 11 — спиральная схема; 12 — забиваемая свая; 13 — рельсовый путь; 14 — очередная свая; 15 — направляющая стрела; 16 — рама копра; 17 — подкопровый мост; /8 — тележки подкопрового моста; 19 — забитая свая; 20 — платформа транспорт­ной тележки

.

.

Сваи забивают до достижения расчет­ного отказа, указанного в проекте. В случаях замены в процессе производства работ принятого в проекте молота или свай остаточный отказ сваи определяют по методике, приведенной в СНиПе.

Если средний отказ в трех последова­тельных залогах не превышает расчет­ного, процесс забивки сваи считают за­конченным. Величину залога для опреде­ления отказа свай, погружаемых молота­ми двойного действия и вибропогружате­лями, устанавливают не по числу ударов, а по времени. Принято определять отказ по величине погружения сваи за 1 мин действия молота при заданном давлении пара или воздуха, а для вибропогружа­телей — за 1 мин работы при нормаль­ном напряжении тока в сети. Все измере­ния отказа сваи, ее номер, сведения о

ходе погружения и возможных отклоне­ниях от правильного положения, дан­ные об условиях работы молотов и виб­ропогружателей заносят в специальный журнал.

_ Забивку шпунтовых рядов (рис. V.3. в, г, к) начинают с маячных свай. По ним устанавливают на болтах парные схват­ки. Шпунтовой ряд забивают с угла от одной маячной сваи к другой, располагая очередную шпунтину между направляю­щими схватками. Сваи выставляют меж­ду схватками скосом вперед по ходу за­бивки ряда. Сваи шпунтового ряда заби­вают до заданной глубины, контролируе­мой по разметке длины шпунтин.

Эффективность погружения свай во многом зависит от выбора сваебойного оборудования.

Вибропогружатели^, применяют, глав­ным образом, для забивки свай, испыты­вающих небольшое лобовое сопротивле­ние: свай-оболочек, полых свай с откры- , тым концом, стального шпунта.

Пользуясь наголовникш^ с фланцевым ' болтовым соединением или Клйновйдньш"" Замком; -вибропогружатель \жестко за­крепляют на голове сваи. \

Вибропогружение свай №ис. V.5) вначале должно происходить при неболь­шой скорости опускания вибропогружа­теля, без слабины тр0са, но и без сильной натяжки. Этим предупреждают возмож-



Рис. V.5. Схемы вибропогружения свай:

а — с подмывом; б — с помощью кондуктора на подмостях; в — то же, плавучего кондуктора; 1 — вибропогру­жатель; 2 — тросы для подъема подмывных труб; 3 — подводящие высоконапорные шланги; 4 — подмывные трубы; 5 — подкопровый мост на эстакаде; 6 — сваи; 7 — подмости; 8 — кондуктор-ростверк; 9 — подвесные стрелы; 10 — кран на плашкоуте; 11 — патрубки ростверка; 12 — телескопическая распорка; 13 — плавучий

кондуктор
ные отклонения сваи в начальный период погружения, а при забивке стальных шпунтов предотвращают их продольный изгиб. Правильное направление свай обеспечивают специальными кондукто­рами.

С помощью вибропогружателей сталь­ной шпунт при необходимости легко из­влекать из грунта, прикладывая к вибро­погружателю усилие, направленное вверх.

§ 3. Безударное погружение свай

Существуют три способа безударного погружения свай: подмывом, завинчива­нием и вдавливанием.

Подмыв применяют при любом свае­бойным оборудовании. Сваю подмы­вают у острия, подавая воду по трубам, погружаемым вместе со сваей (рис. V.5, а). Вода, нагнетаемая под большим дав­лением, размывает грунт основания и, выходя на поверхность вдоль сваи, зна­чительно уменьшает трение ее боковой поверхности о грунт. В результате под­мыва свая осаживается под действием собственного веса и веса установленного на ней молота или вибропогружателя. Если свая сама не погружается, ее, не прекращая подмыва, забивают легкими ударами молота или вибрированием. Опустив сваю на определенную глубину, подачу воды прекращают и извлекают трубы, после чего добивают сваю обыч­ным методом — на 1,5...2 м до достиже­ния отказа.

Нужно иметь в виду, что висячие сваи, передающие нагрузку только за счет сил бокового трения о грунт, опускать под­мывом нельзя, так как при этом нару­шается сцепление поверхности сваи с грунтом.

Требуемое давление и расход воды устанавливают пробным погружением. Обычно в илистых грунтах давление со­ставляет 0,4...0,6МПа, а расход воды — 0,01...0,012 м³/с; в гравелистых и глини­стых грунтах напор достигает 1,2... ...2МПа, а расход воды — 0,03...0,05м³/с.

Винтовые сваи (рис. V.3, и) изготов­ляют комбинированными: нижнюю часть (конический наконечник и винтовые ло­пасти в один виток) — из стали, верхнюю часть (стержень) — из железобетона или стальной трубы. Уширение нижней части

винтовых сваи лопастями значительно увеличивает их несущую способность и сопротивление выдергиванию, вследст­вие чего их можно успешно применять в анкерных фундаментах, воспринимаю­щих выдергивающие усилия.

Сваи погружают в грунт специальной передвижной установкой, смонтирован­ной на автомобиле повышенной проходи­мости, что позволяет выполнять работы на трассах электропередач, в трудно­проходимых местах и др. Крутящий мо­мент передается на завинчиваемую сваю от автомобильного двигателя через спе­циальную трансмиссию. Такой установ­кой завинчивают в смену до 10 свай дли­ной 8 м и диаметром винтовой лопасти до 1,3 м. При необходимости установкой можно вывинтить сваю.

Погружение винтовых свай происходит без ударов и вибрации и не влияет на рас­положенные поблизости конструкции и подземные трубопроводы. , /

Метод вдавливания свай также без-/опасен для окружающих сооружений. * Вдавливание выполняют специальными установками, воздействующими на сваю весом и вибрацией одновременно.

Смонтированная на тракторе установ­ка развивает усилие вдавливания до 350 кН и может погрузить за смену 13... ... 15 свай длиной до 6 м. Обслуживают ее четыре человека. В "плотных грунтах перед вдавливанием свай легкой буровой установкой пробуривают скважины не­большого диаметра. Такие лидер-скважи­ны облегчают вдавливание свай и обеспе­чивают нужное их направление.

§ 4. Устройство набивных свай и буровых опор

Набивные сваи изготовляют в проект­ном положении. Их различают по спосо­бу устройства и технологии заполнения скважин. В зависимости от концентрации применяемого бетона бывают трамбован­ные сваи (осадка конуса 3...8 см) и литые (осадка конуса 12... 16 см).

Простейшие трамбованные сваи Стра-усса делают на месте с помощью обсад­ной трубы диаметром 250...300 мм, погру­женной до опорного пласта. Освобожден­ную от грунта полость скважины запол­няют бетонной смесью, уплотняя каждый

слой и одновременно извлекая обсадную трубу (рис. V.6, а).

Частотрамбованные сваи (рис. V. 6, б) бетонируют в скважинах, полученных путем забивки толстостенной обсадной трубы диаметром нижнего ободка 422 мм, закрытой снизу чугунным теряемым баш­маком, поставленнвш на смоляном канат­ном уплотнителе.

Сваи забивают молотом двойного действия. После забивки молот подни-

мают, заполняют обсадную трубу на одну треть бетоном и соединяют молот с тру­бой специальным подбабком с тягами и амортизационными пружинами. Теперь каждый удар молота вверх выдергивает обсадную трубу на 4...5 см, а удар вниз осаживает ее обратно на 2...3 см. В ре­зультате бетон значительно уплотняется и частично втрамбовывается в стены скважины. Операцию повторяют, уста­навливая в скважину, если это предусмотрено, арматурный каркас. Одной копровой установкой изготовляют за сут­ки 10...15 свай длиной до 15 м.

Рис. V.6. Виды набивных свай:

а — трамбованная Страусса; 6 — частотрамбованная; в —■ трамбованная Франки; е —■ виброштампованная; д — пневмонабивная; / — установка обсадной трубы с бетонной пробкой; // — погружение обсадной трубы; /// — обсадная труба в рабочем положении; IV— формирование уширенной пяты сваи; V— установка арматурного каркаса; VI— формирование ствола сваи и извлечение обсадной трубы; VII— готовая свая; VIII— заполне­ние скважины бетонной смесью из бадьи; IX— погружение виброштампа в бетонную смесь; X— заполнение скважины бетонной смесью; XI— повторное виброштампование; XII— погружение арматурного каркаса в смесь с помощью виброштампа; XIII— заполнение смесью полости арматурного каркаса; XIV — послед­ний цикл виброштамповання; XV— окончательное заполнение бетонной смесью; 1 — паровой молот; 2 — ходовые брусья; 3 — инвентарная обсадная толстостенная труба; 4 — чугунный башмак; 5 — ствол бетонной сваи; 6 — трамбованная пробка из сухой бетонной смеси; 7 — трамбовка-молот; 8 — скобы для удержания или извлечения тросами обсадной трубы; 9 — арматурный каркас; 10 — шлюзовой аппарат; // — обсадная труба

Трамбованные сваи Франки отличают­ся тем, что толстостенная обсадная труба диаметром до 600 мм забивается в грунт без башмака. Его роль выполняет проб­ка из сухой бетонной смеси высотой 0,8...1 м (рис. V.6, в). Тяжелая трам­бовка-молот сначала уплотняет пробку, погружает ее вместе с обсадной трубой до проектной отметки, после чего сква­жину заполняют бетонной смесью, по­слойно трамбуя ее и извлекая одновре­менно обсадную трубу. При помощи коп­ровой установки KPFсваи Франки из­готовляют длиной до 20 м с несущей

способностью до 2000 кН. Число изготов­ленных в смену свай колеблется в зависи­мости от их длины и грунтовых условий: от 5 в легких грунтах при длине 5 м до 0,4 м в тяжелых грунтах при длине 20 м.


Рис. V.7. Технологические схемы устройства буронабивных свай в устойчивых грунтах (а—и) и под

глинистым раствором (к—р):

а, 6 — этапы бурения скважины; в — удаление бурового кондуктора; г — установка арматурного каркаса; д — установка бункера с бетонолитной трубой; е — первый этап бетонирования; ж — подъем бункера, напол­ненного смесью, и удаление обсадного патрубка; и — установка опалубки и бетонирование оголовка; к— бу­рение скважины под глинистым раствором; л — разбуривание уширения; м —установка кондуктора и арма­турного каркаса; к — установка контейнера для пульпы и бетонолитной трубы; п — бетонирование сваи мето­дом ВПТ; р — формирование оголовка сваи; 1 — скважина, заполненная глинистым раствором; 2 — буровой станок; 3 — насосная установка; 4 — глиносмеситель; 5 — отстойник пульпы; 6 — механический расшири­тель; 7 — кондуктор; 8 — арматурный каркас; 9 — контейнер для пульпы, выжимаемой из скважины при ее бетонировании; 10 — вибробункер с бетонолитной трубой; // — клапан бункера; 12 — вибробадья; 13— ин­вентарная опалубка оголовка сваи; 14 — готовая свая с уширенной пятой

Виброштампованные сваи (рис. V.6, г) изготовляют с помощью виброштам­па — стальной трубы, закрытой внизу заостренным наконечником и закреплен­ной верхним концом на вибропогружа­теле. Полученную бурением или пробив­кой скважину заполняют бетонной смесью сразу на всю глубину, затем в бетон погружают виброштамп до внедре­ния его в дно. Бетон вжимается в стенки, расширяя диаметр скважины. Вибро­штамп извлекают, образованную им по-

лость опять заполняют бетонной смесью и вновь погружают виброштамп на пол­ную глубину скважины. Операцию повто­ряют, доводя диаметр сваи до за­данного, определяя его по расходу бето­на.

Литые сваи применяют, если освобож­денная от грунта полость сваи запол­няется грунтовой водой, что препятст­вует трамбованию бетонной смеси. Тогда бетонирование ведут бадьей с открываю­щимся дном, погружая ее до упора в по­верхность ранее уложенного бетона. Обсадную трубу постепенно извлека­ют.

Пневмотрамбованные сваи устраивают при большом притоке грунтовой воды в скважину (рис. V.6, д) . К обсадной трубе длиной 20 м и диаметром 600 мм присое­диняют шлюзовой аппарат, оборудован­ный верхним и нижним клапанами. В первую очередь, сжатым воздухом под давлением 0,4 МПа отжимают воду из скважины; затем, закрыв нижний кла­пан, заполняют камеру шлюза бетонной смесью и закрывают верхний клапан. Увеличивая давление в камере до уров­ня давления в скважине, открывают ниж­ний клапан, и бетонная смесь падает в осушенную скважину. Операцию повто­ряют, постепенно поднимая обсадную трубу и, соответственно, снижая давле­ние сжатого воздуха.

Буронабивные сваи диаметром от 0,6 до 2 м устраивают в устойчивых грунтах с помощью установок СО-2, СО-1200 и СО-1200/2000 (рис. V.7, а, б, в, г, д, е, ж, и). Бурение производят через тяжелый кондуктор. После достижения заданной глубины скважины его снимают и уста­навливают короткий обсадной патрубок; в него опускают арматурный каркас и с помощью бетонолитной трубы заполняют скважину бетонной смесью. Закончив бетонирование, удаляют обсадной пат­рубок и формуют голову сваи.

В неустойчивых грунтах бурение ство­ла скважины ведут теми же установками, но не с обсадными трубами, а под защи­той гидростатического давления глини­стого раствора плотностью 1,15... ...1,25 т/м,³ которым заполняют скважину до устья (рис. V.7, к, л, м, н, п, р). Циркулирующий в скважине раствор выносит разрушенные бурами грунты и укрепляет ее стенки.

Закончив разбуривание уширения, продолжают подачу в скважину свежего глинистого раствора до полной замены раствора, загрязненного грунтом. Затем уширитель извлекают, опускают в гли­нистый раствор арматурный каркас и ведут бетонирование методом вертикаль­но перемещающейся трубы (ВПТ), посте­пенно поднимая ее, но так, чтобы конец трубы всегда находился в бетоне не менее чем на 2 и не более чем на 4 м. Заполнив скважину, формуют оголовок сваи в ин­вентарной опалубке.

Набивные сваи любого типа нужно бе­тонировать без перерывов. Если набив­ные сваи расположены ближе 1,5 м одна от другой, их делают сначала через ось, чтобы не повредить соседней свежей сваи, а вторым проходом установки — пропу­щенные.

В процессе изготовления набивных свай ведут журналы, в которых записы­вают все данные о бурении и бетонирова­нии.

Несущую способность набивных свай и буровых опор можно увеличить, расши­рив площадь их опирания на грунт, что достигается следующими способами: втрамбовыванием в основание жесткой бетонной смеси; камуфлетным взрывом; разбуриванием или устройством корне­видного основания.

Уширение пяты трамбованием выпол­няют с помощью вибропогружателя и штампа, жестко связанных штангой (рис. V.8, а, б). Инвентарную обсадную трубу на 1 м не доводят до дна скважины, за­полняют ее нижнюю часть на высоту до 1,5 м жесткой бетонной смесью с осадкой конуса 0...2 см и втрамбовывают ее в грунт. Очередные порции бетонной смеси добавляют до тех пор, пока размер уши­рения, который приближенно определя­ют по объему втрамбованной смеси, не достигнет заданного.

Камуфлетным взрывом пяту уширяют, взрывая заряд ВВ под слоем бетонной смеси. В готовую скважину (рис. V.8, в, г) опускают обсадную трубу и устанавли­вают ее так, чтобы нижний конец оказал­ся на 1,2... 1,5 м выше дна скважины, т. е. за пределами действия камуфлетного взрыва. На дно скважины опускают за­ряд взрывчатки расчетной массы и вы­водят проводники от детонатора к под­рывной машинке. Трубу заполняют бе-

тонной смесью (осадка конуса 20...25 см) и производят взрыв. Энергия взрыва уп­лотняет грунт, создавая сферическую полость, в которую немедленно устрем­ляется бетонная смесь из обсадной трубы.

Уширение разбуриванием выполняют специальными приспособлениями. Верх­нее уширение разбуривают в готовой скважине расширителем (рис. V.8, д),

нижнее — фрезой (рис. V.8, е), увеличи­вая затем его втрамбовыванием вибро­штампом жесткой бетонной смеси (рис. V.8, ж).

Корневидное основание устраивают с помощью пакета железобетонных свай длиной до 1,5 м, в котором средняя имеет симметричное острие, а крайние заканчи­ваются скошенными наружу плоскостями (рис. V.8, к). Пакет опускают в освобожденную от грунта обсадную трубу и с помощью стальной мачты и вибропогру­жателя забивают в грунт основания.



Рис. V.8. Уширение площади опирания набивных свай и буровых опор:

_а _ засыпка в скважину жесткой бетонной смеси; б — втрамбовывание ее в грунт основания; «— закладка за­ряда ВВ и заполнение скважины пластичной бетонной смесью; г — образование уширения взрывом заряда д — разбуривание верхнего уширения для стакана опоры-колонны; е — разбуривание нижнего уширения; ж — втрамбовывание жесткой бетонной смеси в грунт основания; и — формование опоры-колонны и стакана; к — конструкция пакета сваек, их расположение после забивки; л — схема устройства буровой опоры с корневид­ным основанием; / — инвентарная обсадная труба; 2 — бадья с бетоном; 3 — бетонная смесь; 4 — вибротрамбов­ка; 5 — вибропогружатель; 6 — провода к подрывной машинке; 7 — заряд ВВ; 8 — камуфлетное уширение; 9 — уплотненная грунтовая оболочка; 10— открывающееся дно расширителя; //— расширитель устья скважины; 12 — расширитель основания скважины; 13 — инвентарная опалубка; 14 — буровой кондуктор; 15 — повтор­ное уширение трамбованием; 16 — арматурные сетки; П — форма стакана; 18 — стальная мачта с опорной плитой; 19 — крайняя свайка с односторонним скосом; 20 — средняя свайка с симметричным острием; 21 — строповочные скобы и связи; 22 — ковшовый бур; 23 — пакет сваек; 24 — извлечение обсадной трубы и формо­вание оголовка


Рис. V.9. Комплексные агрегаты для устройства набивных свай:

а — установка БСО-1 для устройства буронабивиых свай большой несущей способности (с обсадной трубой); б — агрегат ЕДФ-55 фирмы «Беното»; в — буровой станок 20-ТН фирмы «Кате»; / — базовая машина (экскава­тор); 2 — грузовая стрела базовой установки; 3 — буровой орган ударного действия (грейфер, долото); 4 — буровой орган вращательного действия (погружной электробур); 5 — буровой цилиндр (желонка); 6 — верти­кальный гидроцилиндр; 7 — гидрохомут; 8 — обсадная труба; 9 — горизонтальный гидроцилиндр; 10 — го­ризонтально-подвижная часть ствола; // — откидной разгрузочный патрубок; 12 — стрела; 13 — гидроци­линдр наклона стрелы; 14 — лебедка; 15 — кабина с пультом управления; 16 — дизельный двигатель; 11 —■ рама; 18 — гидронасос; 19 — механизм шагающего хода; 20 — верхний отводящий рычаг; 21 — грейфер; 22 — буровая штанга; 23 — нижний отводящий рычаг

Косые плоскости крайних свай разводят их при этом в разные стороны, что и при­водит к значительному увеличению опор­ной площади буровой опоры (рис. V.8, л).

Для увеличения несущей способности набивных свай в песчаных грунтах, когда уширение пяты нерационально или не­возможно, применяют глубинное уплот­нение оснований. Изготовленную обыч­ным способом сваю после приобретения бетоном достаточной прочности подвер­гают вибрированию мощным низкочас­тотным вибропогружателем, под воздей­ствием которого происходит срыв сваи по боковой поверхности и ее осадка (до-бивка). В результате основание уплот­няется и его несущая способность уве­личивается в 1,5—2 раза. Вибротрамбо­вание прекращают по достижении задан­ного отказа.

Буронабивные опоры глубокого зало­жения и большой несущей способности наиболее эффективно выполнять с по­мощью специальных комплексных агре-

гатов, состоящих из нескольких систем оборудования, предназначенных для бу­рения различными способами, погруже­ния и извлечения обсадной трубы, уда­ления пород и бетонирования различны­ми методами.

Отечественная установка такого типа БСО-1 (рис.У.Э, а) обеспечивает изготов­ление опор глубиной 70 м и диаметром 820... 1220 мм при скорости проходки скважин до 6 м/ч.

Применяемые в СССР установки ЕДФ-55 французской фирмы «Беното» (рис. V. 9, б) позволяют делать бурона­бивные опоры глубиной до 120 м и диа­метром до 2100 мм. Скорость проходки скважин — до 6 м/ч.

Японские установки 20-ТН фирмы «Като» (рис. V.9, в) при скорости проход­ки грейфером 3...5 м/ч и ротором 18 м/ч обеспечивают получение опор диаметром до 1200 мм, глубиной до 27 м.

Использование таких установок во многих случаях может освободить от применения сложных опор глубокого заложения в виде опускных колодцев или кессонов.

§ 5. Устройство забивных и набивных фундаментов мелкого заложения

Техника изготовления забивных и на­бивных фундаментов в последнее время находит широкое применение в устройст­ве фундаментов мелкого заложения для малоэтажного строительства.

Забивным фундаментам придают пи­рамидальную форму. Это приводит в процессе погружения к образованию вокруг боковых граней большого объема уплотненного грунта, что значительно повышает несущую способность свай. Глубину погружения таких фундаментов назначают в пределах 1.5...3 м, размер фундамента по верху 0,5...0,8 м, по ни­зу — 0,05...0,1 м. По характеру работы в грунте они приближаются к обыкновен­ным висячим сваям.

Для забивки таких свай в грунт ис­пользуют обычные копровые установки, оснащенные механическим, паровоздуш­ным или дизель-молотом.

Точность размещения и правильность погружения обеспечивают устройством лидер-скважин. Забивку выполняют че­рез деревянные прокладки, постепенно увеличивая высоту падения молота с 0,2...0,4 м до 2...3 м.

Масса применяемого молота должна превышать массу погружаемого фунда­мента в 1,5—2 раза.

Аналогично производят забивку квад­ратных в плане фундаментных блоков, имеющих форму усеченной пирамиды с внутренней пустотой, которой придана также пирамидальная форма, но верши­ной направленная вверх. Один такой блок может нести нагрузку до 1000 кН. Их можно группировать по 2—4 в зави­симости от нагрузки на опору. После забивки распушенный на поверхности грунт удаляют, блоки накрывают бетон­ной подушкой, на которую и устанавли­вают вышележащие конструкции.

Набивные фундаменты мелкого зало­жения устраивают в вытрамбованных специальными трамбовками массой 40... ...60 т котлованах, имеющих форму усечен­ной пирамиды. Трамбовки сбрасывают по направляющей штанге с высоты 6... 8 м в одно и то же место. Уплотненная зона грунта теряет просадочные свойства, а несущая способность фундаментов в та-

ких котлованах увеличивается в 3—4 ра­за по сравнению с обычными столбчаты­ми фундаментами такого же размера. При этом полностью исключаются земля­ные работы по отрывке котлованов и за­сыпке пазух.

Вытрамбованный котлован заполняют бетонной смесью, устанавливая одновре­менно опалубку для формования стакана для колонны.

Один гусеничный кран, оборудован­ный направляющей штангой и трамбов­кой, может вытрамбовать за смену котло­ваны для 20...30 фундаментов.

Необходимое число ударов для полу­чения заданной глубины зависит от свойств местного грунта и устанавли­вается опытным путем.

Технология устройства набивных ко­нических свай в выпрессованных котлова­нах аналогична описанной, но вместо крана и трамбовки в этом случае приме­няют вибровдавливающий агрегат ВВПС-20/11, смонтированный на гусе­ничном тракторе. Диаметр навешенного на агрегате конуса в верхней части — 0,8 м, высота конической части — 2,2 м. Котлованы выпрессовывают за две про­ходки. В первой продавливают гнезда до половины глубины и заливают их водой. Через 12...24 ч при второй проходке оканчивают штампование котлована до проектной отметки. Затем ведут бетони­рование, как описано выше. За смену бригада, состоящая из машиниста и трех бетонщиков, может изготовить 16... 18 фундаментов.

§ 6 Особенности устройства свайных фундаментов в сезонно-мерзльгх и вечномерзлых грунтах

В зимних условиях слой мерзлого грунта толщиной до 30 см стержневая свая пробивает под воздействием дизель-молота с ударной частью массой не менее 1,8 т. При большей толщине мерзлого слоя для устройства свай протаивают лунки электро- или паропрогревом или пробуривают скважины диаметром, близ­ким к диаметру сваи.

В вечномерзлых грунтах предусматри­вают обязательное смерзание свай с мо­нолитом мерзлого грунта на все время эксплуатации сооружения.



Рис. V.10. Устройство свайных фундаментов в вечномерзлых грунтах:

а — схема проходки скважины в вечномерзлых грунтах паровым вибролидером; б — свая, погруженная буро-опускным способом; в — то же, опускным способом в оттаянную паром скважину; г — то же, бурозабивным способом; д — однотрубная установка системы С. И. Гапеева; е — термосвая Е. Л. Лонга (США, Канада); / — трубоукладчик; 2 — кронштейн для блока грузового троса; 3 — вибропогружатель; 4 — пароподводящие шлан­ги и кабель- 5 — паровой вибролидер; 6 — оттаянный грунт; 7 — стенка скважины; 8 — гидроцилиндры; 9 — керосин* 10 — металлическая труба; ;/ — ребра для повышения интенсивности охлаждения верхней части

установки; 12 — жидкий пропан

Забивка свай в вечномерзлый грунт практически невозможна; для их погру­жения устраивают скважины, используя механические, тепловые или комбини­рованные способы бурения. Наиболее эффективна проходка паровым виброли­дером (рис. V.10, а), который оттаивает грунт только в пределах коронки трубы вибролидера и под воздействием вибро­погружателя легко проходит практичес­ки любые грунты.

По способу погружения различают три вида свай: буроопускные, опускные и бурозабивные.

Буроопускные погружают в заполнен­ные грунтовым раствором скважины, диаметр которых на 5 см превышает наибольший размер сечения сваи (рис. V.10, б). Их применяют как в твер-домерзлых (температура которых ниже минус 1,5 °С), так и в пластичномерзлых грунтах (температура до минус 1,5 ^СС).

Опускные сваи применяют /олько в твердомерзлых грунтах, так как скважи­на, пробуриваемая паровой иглой (рис. V.10, в), нарушает большой объем мерз­лого грунта и поэтому процесс смерзания свай с монолитом замедляется.

' Бурозабивные сваи применяют только в пластичномерзлых грунтах. Для их устройства бурят механическим способом скважины, диаметр которых на 1...2 см

меньше наименьшего размера сечения сваи. Забивать сваи можно любым спо­собом на глубину пробуренной скважины (рис. V.10, г).

Для сохранения грунтов основания в мерзлом состоянии устраивают продувае­мые подполья, каналы и специальные охлаждающие установки. Наиболее эф­фективны трубчатые жидкостные (рис. V.10, д) и парожидкостные (рис. V.10, е) установки, которые помещают в спе­циальные скважины, пробуренные рядом с фундаментами.

В зимнее время конвекционная цирку­ляция антифриза (керосин) в жидкостных и паров пропана в парожидкостных уста­новках обеспечивает интенсивное охлаж­дение грунтов основания. С приближе­нием летнего периода, как только темпера­тура верхнего, находящегося на возду­хе, конуса установки становится выше, чем температура заполняющего теплоно­сителя, циркуляция прекращается и установка перестает работать до следую­щего похолодания.

§ 7. Организация работ по устройству свайных фундаментов

Свайные фундаменты возводят обычно поточным методом. В составе проекта производства работ должны быть: 1) кон-

структивная характеристика свайных фундаментов, их объем и схема их разме­щения; 2) технологические расчеты;

3) технологические карты, содержащие схему производства работ и почасовую циклограмму работ на одной захватке;

4) сводная циклограмма по устройству фундаментов.

Содержание этих документов дано на примере устройства фундаментов на бу­ронабивных сваях в устойчивых грунтах (рис. V.11).

На рис. V.11, а показана часть свай­ного поля, на котором видно размещение

кустовых опор промышленного здания. Каждая опора состоит из четырех буро­набивных свай длиной 6 м, диаметром 400 мм с уширением до 1200 мм. Для бу­рения скважин принята буровая уста­новка СО-2 с краном ДЭК-251 и сменным оборудованием — шнековым буром Д-600 и бурофрезерным уширителем диаметром 1600 мм.

Общая продолжительность бурения од­ной скважины с учетом расхода времени на смену оборудования и перемещение установки t_a = 2,625 ч. При работе бу­ровой установки в три смены (состав



Рис. V. 11. Фрагменты документов проекта производства работ по устройству фундаментов на буро-набивных сваях:

а — схема свайного поля и последовательность работ при сооружении фундаментов на сваях с уширенной пя­той; 6 — схема производства работ по бурению и бетонированию буронабивных свай; в — почасовая циклограм­ма работ на одной захватке; г — сводная циклограмма по устройству фундаментов
бригад — три звена — по одному буриль­щику и одному крановщику в каждой смене) суточная производственная мощ­ность процесса, т. е. число скважин, пробуриваемых за сутки,

№_бур = ac/t_a= 3 • 7/2,625 = 8, (V.2)

где а — число рабочих смен в сутки; с — продолжительность работы бурильной установки в смену, ч; t_u— длительность цикла операции по бурению и уширению скважины, ч.

Кран ДЭК-251 опускает в скважину арматурный каркас, устанавливает бадьи с бетоном, доставляемым в автобетоно­смесителе. Продолжительность цикла ар­мирования и бетонирования скважин ^_ц = 0,875 ч. Работа выполняется в одну смену с участием машиниста крана и двух бетонщиков.

Суточная мощность потока бетониро­вания (число скважин)

W_6eT= ac/t_a= 1 • 7/0,875 = 8.

Таким образом, звено бетонщиков за смену бетонирует все скважины, пробу­ренные бригадой бурильщиков за три смены. В случае необходимости это же оборудование может быть использовано на второй смене другой бригадой буриль­щиков, и тогда оощая мощность потока удвоится.

Свайное поле делят на захватки, в пре­делах которых выполняют все работы по бурению и бетонированию скважин. Обычно это один или два ряда кустовых опор. На рис. V.11, б приведена схема захватки, на которой цифрами у сква­жин указана последовательность их бу­рения. Сплошная линия со стрелками показывает путь первого обхода захват­ки буровой установки, а штриховая ли­ния — второго. Такой порядок бурения и бетонирования предотвращает возмож­ное обрушение стенок скважин, не за­полненных еще бетоном. Вторые две скважины каждого куста бурят, когда первые две уже забетонированы. Поча­совой график работ на захватке приведен на рис. V.11, в.

Общее развитие процесса отражено на фрагменте циклограммы (рис. V. 11, г). Она отражает связь частных потоков — бурения и бетонирования, а также дви­жение бригад по фронту работ, выражен-

ному на циклограмме захватками, осями опор в плане и номерами свай.

Продолжительность выполнения всего объема работ Т зависит от мощности по­тока Wбурения, объема работ Р по на­бивке свай и времени развертывания специализированного потока 7":

Т = Т + P/W_6yp. (V.3)

Продолжительность развертывания специализированного потока 7" зависит ©т конструктивных особенностей свай­ных опор, состава процессов по устройст­ву каждой опоры, их продолжительности, а также технологических или орга­низационных перерывов, если они пре­дусмотрены.

§ 8. Контроль качества свайных фундаментов

Правильность забивки свай контроли­руют по разбивочным осям. Допускае­мые отклонения, зависящие от применяе­мых конструкций, регламентируются СНиПами. В процессе забивки свай в журнале регистрируют все условия по­гружения и контрольный отказ, замерен­ный в трех последовательных залогах. Сваи, давшие проектный отказ, не дойдя до проектной отметки погружения, обсле­дуют и по согласованию с проектной ор­ганизацией либо продолжают погружать, либо заменяют другими сваями, забивае­мыми во вновь назначенных местах.

Несущую способность забитых свай проверяют пробной добивкой. Набивные сваи контролируют по прочности конт­рольных бетонных кубиков. Несущая способность всех видов свай может быть установлена контрольным динамическим испытанием отдельных свай или статиче­ской нагрузкой. По результатам динами­ческих и статических испытаний свай в случае необходимости вносят коррективы в проектные решения.

§ 9. Охрана труда при свайных работах

При ведении свайных работ нужно постоянно проверять устойчивость коп­ров, надежность путей их перемещения, подмостей и эстакад. Во время перемеще­ний копровых установок сваебойное обо-

рудование (молоты, вибропогружатели и др.) должно быть опущено в нижнее положение. На копрах нельзя оставлять незакрепленные инструменты и предме­ты. Если работы надо приостановить, мо­лот не оставляют висящим на тросе, а ставят на голову сваи или закрепляют предохранительным шкворнем на стре­лах.

Копры закрепляют на рельсах проти­воугонными устройствами, а при высоте копра более 10 м, кроме того, и растяж­ками.

Копровые установки, работающие на плаву и на льду, оборудуют средствами связи с берегом и спасательным инвента­рем. Лунки во льду и скважины в мерз­лых грунтах закрывают щитами.

Камуфлетные уширения устраивают, соблюдая требования, предусмотренные для взрывных работ.