I. Капитальное строительство
 Скачать 8.52 Mb.
|
|
43. Оборудование и технологические особенности погружения свай вибрационными методами При вибрационном методе сваю погружают с помощью вибрационных машин, оказывающих на сваю динамические воздействия. Эти воздействия позволяют преодолеть сопротивление трения на боковой поверхности сваи, лобовое сопротивление грунта, возникающее под острием сваи, и погрузить сваю на проектную глубину. Вибропогружатель, представляющий собой электромеханическую машину вибрационного действия, подвешивают к мачте сваепогружающей установки () и соединяют наголовником со сваей. 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 колебаний в 1 мин), применяемых при погружении тяжелых железобетонных свай и оболочек (трубчатых свай диаметром 1000 мм и более), необходимо, чтобы число, выражающее момент эксцентриков в кг-м, превосходило число, выражающее массу вибросистемы, не менее чем в 7 раз для легких грунтов и в И раз для средних и тяжелых грунтов. При вибрационном погружении в глину или тяжелый суглинок под нижним концом сваи образуется перемятая глинистая подушка, которая вызывает значительное (до 40%) снижение несущей способности сваи. Чтобы устранить возникновение этого-явления, сваю погружают на заключительном отрезке длиной 15...20 см ударным методом. Для погружения легких (массой до 3 т) свай и металлического шпунта в грунты, не оказывающие большого лобового сопротивления под острием сваи, применяют высокочастотные (1500 и более колебаний в 1 мин) 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 маловлажные плотные грунты возможно лишь при устройстве лидирующих скважин, т. е. при предварительном выполнении другого процесса, требующего буровых механизмов. 44. Оборудование и тезнологические особенности погружения свай методами вдавливания. Вдавливание осуществляют с помощью специальных установок из двух тракторов. Технология вдавливания свай следующая. Трактор с мачтой устанавливают над местом погружения свай и с помощью малой лебедки опускают на землю опорную плиту. После этого на опорную плиту устанавливают пригрузочный трактор. Предварительно с помощью малой лебедки сваю помещают в проем мачты трактора, находящегося на грунте. Усилия от большой лебедки передаются на наголовник, и он начинает перемещаться по направляющим, обеспечивая тем самым вдавливание сваи. Установка развивает усилие вдавливания до 350 кН и может погрузить за смену 13... 15 свай длиной до 6 м. Точность установки сваи обеспечивается устройством «лидирующих» направляющих скважин. Такие скважины устраивают буровыми станками на глубину, меньшую, чем проектная отметка погружаемых свай, на 0,5...1 м. Достоинства данного метода — простота монтажа установки на строительной площадке, недостаток — низкая производительность из-за малой маневренности. Метод вдавливания не требует устройства каких-либо путей для рабочих передвижек, исключает разрушение свай и особенно эффективен при погружении свай длиной до 6 м. Погружение свай методом завинчивания () 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. При этом завинчивают стальные и железобетонные сваи со стальными наконечниками с помощью установок, смонтированных на базе автомобилей или автомобильных тягачей. Эти установки имеют рабочий орган, четыре гидравлических аутриггера, привод вращения и наклона рабочего органа, гидросистему, пульт управления и вспомогательное оборудование. Метод вдавливания свай также безопасен 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. 45. Оборудование и технологические особенности погружения свай методами завинчивания. Сваи погружают в грунт специальной передвижной установкой, смонтированной на автомобиле повышенной проходимости, что позволяет выполнять работы на трассах электропередач, в труднопроходимых местах и др. Винтовые сваи 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. 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 Погружение свай методом завинчивания 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. При этом завинчивают стальные и железобетонные сваи со стальными наконечниками с помощью установок, смонтированных на базе автомобилей или автомобильных тягачей. Эти установки имеют рабочий орган, четыре гидравлических аутриггера, привод вращения и наклона рабочего органа, гидросистему, пульт управления и вспомогательное оборудование. 46. Способы погружения свай в вечномёрзлые грунты. Погружение свай в вечномерзлые грунты существенно отличается от погружения свай в просто мерзлый грунт на определенную глубину. Такие грунты в ненарушенном состоянии имеют высокую несущую способность, их надо сохранять максимально в природном состоянии. Смерзание свай с грунтом приводит к тому, что сваи приобретают высокую несущую способность. 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. Их применяют как в твердомерзлых (температура которых ниже минус 1,5 °С), так и в пластичномерзлых грунтах (температура до минус 1,5). Опускные сваи применяют только в твердомерзлых грунтах, так как скважина, пробуриваемая паровой иглой, 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. Для сохранения грунтов основания в мерзлом состоянии устраивают продуваемые подполья, каналы и специальные охлаждающие установки. Наиболее эффективны трубчатые жидкостные и парожидкостные установки, которые помещают в специальные скважины, пробуренные рядом с фундаментами. 47. Способы погружения свай в сезонно промерзаемые грунты. При погружении свай зимой в сезоннопромерзающие грунты приходится выполнять дополнительные операции или отдельные процессы, увеличивающие трудоемкость и продолжительность свайных работ. Без дополнительных операций, но с некоторым снижением производительности установок удается обходиться при погружении свай мощными молотами и вибромолотами, если глубина промерзания ие превышает 0,7 м. В остальных случаях следует создавать условия, близкие к летним. Для этого необходимо предотвращать промерзание грунта путем заблаговременного утепления мест забивки свай подручными материалами (опилки, солома и т. п.). В этих же целях мерзлый грунт разрушают на месте забивки свай механическими способами, принятыми при разработке мерзлых грунтов; устраивают лидирующие скважины бурильными машинами и специальными виброударными установками или нарезают прорези по рядам будущих свай с помощью баровых машин; оттаивают слой мерзлого грунта. Грунт оттаивают различными способами: огневым с помощью ручных и станковых термобуров с реактивными горелками, термохимическим. В этом случае в металлической коробке цилиндрической формы, располагаемой на. месте сваи, сжигают ацетилен, который образуется из карбида кальция, заливаемого водой. Применяют также глубинный электропрогрев грунтов. Иногда грунты отогревают ТЭНами (тепловыми электронагревателями) или близкими к ним по принципу действия электронагревателями. ТЭНы и электронагреватели устанавливают в узкие скважины, пробуренные в грунте до отметки 25...30 см выше глубины промерзания. Для бурения этих скважин целесообразно применять одношпиндельные установки, смонтированные на одноосном прицепе. Перед исполнением контрольного динамического испытания сваи (после ее «отдыха») должны быть приняты меры по устранению воздействия смерзания сваи с грунтом. При выборе способа подготовки слоя мерзлого грунта в местах забивки свай помимо сравнения трудоемкости и стоимости процесса необходимо учитывать, что при устройстве лидирующих скважин несущая способность висячих свай может снижаться на 15...20%, при оттаивании несущая способность сваи повышается на 10.. .15;%. 48. Технология устройства пневмонабивных свай Пневмонабивные сваи применяют при устройстве свайных фундаментов в грунтах с большим притоком воды, затрудняющим сооружение буронабивных свай. В этом случае бетонную смесь укладывают в полость обсадной трубы при постоянном повышенном давлении воздуха (0,25...0,3 МПа), который подается от компрессора через ресивер. Бетонную смесь подают небольшими порциями через специальное устройство — шлюзовую камеру, действующую по принципу пневмонагнетательных установок, применяемых для транспортирования бетонной смеси. Шлюзовые камеры состоят из двух отрезков труб, соединенных фланцами, которые имеют верхние и нижние отверстия, закрываемые клапана-,ми. При подаче смеси через воронку в верхнюю камеру закрыт ее нижний клапан; после подачи порции верхний клапан верхней камеры закрывается, а нижний открывается и т. д. Армируют пневмонабивные сваи путем погружения стержней арматуры в свежий бетон. 49. Технология устройства вибротрамбованных свай с выштампованной пятой. Вибротрамбованные сваи - применяют в сухих, связных плотных глинах, в которых бетонная смесь укладывается в открытую скважину. Последовательность работ при устройстве этих свай: 1) в грунт с помощью вибропогружателя погружают обсадную трубу (подвешенную на стреле крана-экскаватора). Труба на конце имеет съемный железобетонный башмак; 2) после погружения до проектной отметки, вибропогружатель снимают и трубу заполняют на 0,8 - 1,0 м бетонной смесью; 3) подвешивают к стреле крана-экскаватора трамбующую штангу с вибропогружателем и смесь трамбуют (ударами штанги сверху вниз), образуя в грунте уширенную пяту (башмак снимается); 4) заполняют трубу бетонной смесью полностью, устанавливают вибропогружатель и извлекают обсадную трубу краном-экскаватором с помощью вибропогружателя (уплотняя одновременно с вытаскиванием); 5) устанавливают арматуру только сверху сваи для связи с железобетонным ростверком. Виброштампованные сваи 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 полость опять заполняют бетонной смесью и вновь погружают виброштамп на полную глубину скважины. Операцию повторяют, доводя диаметр сваи до заданного, определяя его по расходу бетона. 50. Технология устройства частотрамбованных свай. Набивные сваи устраивают на месте их проектного положения путем укладки (набивания) бетонной смеси или песка (грунта) в скважины, образуемые в грунте. Сваи часто делают с уширенной нижней частью – пятой. Уширение получают путем разбуривания грунта специальными бурами, усиленным втрамбовыванием бетонной смеси в нижней части скважины или путём взрывания заряда взрывчатого вещества. Наибольшее распространение получили: буронабивные (бетонные и железобетонные); пневмонабивные; вибротрамбованные; частотрамбованные; песчаные (грунтовые); грунтобетонные. В устойчивых грунтах предусматривается предварительное бурение скважины до заданной отметки с последующим формированием ствола. Частотрамбованные сваи 1. На обсадную трубу сверху надевают наголовник, снизу конический башмак со смоляным канатом (чтобы вода не прошла). 2. Под действием ударов паровоздушного молота (молот двойного действия), обсадная труба погружается до проектной отметки, грунт уплотняется. 3. Снимают молот. В полость трубы устанавливают арматурный каркас. 4. Через бетонолитную трубу подают бетонную смесь. Параллельно извлекают обсадную трубу с помощью паровоздушного молота двойного действия, переключенного на выдергивание. Башмак, придавленный бетоном, остается. При извлечении трубы молот жёстко присоединен к ней и работает попеременно на извлечение (4…5 см) и на погружение (2…3 см) - уплотняя тем самым бетонную смесь. Эти операции повторяют много раз. 51. Технология устройства песчаных и грунтобетонных свай. Песчаные (грунтовые) набивные сваи. Эти сваи применяют для объектов с незначительными нагрузками: под складские площади, временные дороги и т.д. Для изготовления этих свай применяют стальные обсадные трубы с коническими четырехлопастными раскрывающимися наконечниками. Трубу заполняют песком (грунтом). С помощью вибропогружателя погружают до проектной отметки. Затем трубу поднимают, кольцо спадает, лопасти открываются, и песок заполняет скважину. Песок уплотняется вибрацией Н 7,0 м. Рис. Схема устройства песчаных (грунтовых) набивных свай: А - погружение обсадной трубы; Б - извлечение трубы; В - раскрывающийся наконечник; 1 - вибропогружатель; 2 - обсадная труба; 3 - шарнир; 4 - створка; 5 - кольцо  Грунтобетонные сваи применяют там же, где и грунтовые сваи. Изготавливают их с помощью пустотелой буровой штанги, имеющей на конце смесительный бур с перемешивающими лопастями. Цементный раствор через штанги нагнетают растворонасосом (водоцементная суспензия). Смесительный бур попеременно меняет направление движения, уплотняет и перемешивает грунт с цементным раствором - получается грунтобетонная свая на месте - без выемки грунта. Рис. Схема установки для изготовления грунтобетонных свай  52. Технология устройства буронабивных свай сухим способом. В устойчивых грунтах предусматривается предварительное бурение скважины до заданной отметки с последующим формированием ствола. 1. Устраивают скважину без крепления стенок вращательным бурением. 2. Уширение в нижней части устраивают разбуриванием расширителем. 3. Монтируют арматурный каркас. 4. Установка бетонолитной трубы для бетонирования с вибробункером и воронкой 5. Укладка бетонной смеси методом вертикально перемещающейся трубы (ВПТ). Сверху приемная воронка, куда подают бетон. 6. По мере бетонирования бетонолитную трубу извлекают из скважины. Бетон уплотняют вибраторами, установленными на воронке трубы. Голову сваи формуют в специальном кондукторе. 7. Готовая свая 53. Технология устройства буронабивных свай под глинистым раствором. Под глинистым раствором сваи устраивают следующим образом: 1. Осуществляют бурение скважины обычным «сухим» способом на небольшую глубину (до 1,5 м). В скважину закачивают глинистый раствор, подаваемый через пустотелую штангу буровой установки. Заполнив скважину, глинистый раствор своим гидравлическим давлением на стенки препятствует их обрушению. Этому также способствует образование на стенках скважины глиняной корки вследствие инфильтрации раствора в грунт. Для приготовления глинистого раствора на стройплощадке размещают: склад бентонитовой глины, глиносмесители, грязевые насосы, ситогидроциклонную установку, отстойники для чистого и отработанного глинистых растворов. 2. По мере бурения глинистый раствор постоянно нагнетают в скважину. Поднимаясь по скважине вдоль её стенок, раствор попадает в зумпф, откуда после промежуточной очистки возвращается насосом в буровую штангу для дальнейшей циркуляции. Таким образом из скважины удаляется разработанный буровой установкой грунт. 3. Циркуляция глинистого раствора поддерживается весь период бурения скважины, в том числе на этапе устройства уширения. После достижения заданной глубины скважины бурение прекращают, но глинистый раствор продолжают очищать, а затем оставляют в скважине уже без циркуляции. 4. С помощью крана устанавливают в скважину, заполненную глинистым раствором, арматурный каркас. 5. Методом ВПТ бетонируют скважину. При этом бетонолитная труба должна быть снабжена донным клапаном, чтобы при её первом опускании в скважину глинистый раствор не смешивался с бетонной смесью непосредственно в трубе. Клапан открывается автоматически при заполнении трубы бетонной смесью. По мере заполнения скважины бетонной смесью глинистый раствор (как более лёгкий) постепенно вытесняется в зумпф и откачивается в специальный отстойник. Подъём бетонолитной трубы осуществляется так, чтобы низ трубы был постоянно погружен в бетонную смесь не менее, чем на 1 м. 6. Сверху удаляют часть бетонной смеси, которая загрязнена глинистым раствором. После этого бетонируют голову сваи в инвентарной опалубке. Технологическая схема устройства буронабивных свай под глинистым раствором: а — бурение скважины под глинистым раствором; б — разбуривание уширения; в — установка кондуктора и арматурного каркаса; г — установка контейнера для пульпы и бетонолитной трубы; д — бетонирование сваи методом ВПТ; е — формирование головы сваи  |