Сабит Ахметмуратали Реферат(8) (1). Свайные фундаменты. Виды сваи. Особенности их работы
 Скачать 338.73 Kb.
|
|
Министерство образования и науки Республики Казахстан Международная образовательная корпорация Казахская Головная Архитектурно-Строительная Академия  Реферат Проектирование и расчет железобетонных и каменных конструкций II Тема: «Свайные фундаменты. Виды сваи. Особенности их работы» Выполнил: РПЗС 20-10 Сабит Ахметмуратали Проверилa: Ажгалиева Б.А. Алматы, 2023 г Свайный фундамент – это инженерная конструкция, предназначенная для передачи нагрузки на плотные (прочные) грунты, расположенные на глубине, на которой опирание на них фундаментов мелкого или глубокого заложения нецелесообразно (неэкономично). Свайный фундамент состоит из свай - стержней, выполняемых из различных материалов, и ростверка - железобетонной плиты, распределяющей усилия от надземных конструкций на отдельные сваи. Сваи различаются по материалу, конструкции, способу изготовления и погружения, по характеру работы и пр., а свайные фундаменты - в зависимости от конструкции ростверка. 1. Классификация свай по материалу В качестве материала для свай используют железобетон, бетон, металл и дерево, а иногда их комбинации. Учитывая неблагоприятные условия воздействия температурно-влажностного режима грунтовой среды на сваи, к материалам свай предъявляют повышенные требования. Металлические сваи обладают повышенной прочностью материала, и для таких свай основной проблемой является их коррозийная устойчивость.  При использовании металлических свай для капитальных сооружений необходимо предусматривать антикоррозионное их покрытие или использование легированных сталей. Деревянные сваи раньше широко применялись в строительстве. В качестве материала использовались хвойные смолистые породы деревьев (лиственница, сосна, ель). Они пропитывались антисептическими материалами для предохранения от загнивания.  Если сваи находятся в водной среде, то она предохраняет древесину от гниения. Так, сваи Ростральных колонн и набережных Биржевой площади Санкт-Петербурга, находящиеся постоянно ниже уровня подземных вод, полностью сохранили свои прочностные и деформационные свойства в течение длительного срока эксплуатации - более 200 лет. 2. Классификация свай по характеру передачи нагрузки на грунт В зависимости от этого, по характеру передачи нагрузки на грунт сваи подразделяются на: сваи-стойки висячие сваи (сваи трения)  К сваям-стойкам относятся сваи, прорезающие толщу слабых грунтов и опирающиеся на практически несжимаемые или малосжимаемые грунты (крупнообломочные грунты с песчаным наполнителем, глины твердой консистенции). Такие сваи практически всю нагрузку передают через нижний конец, т.к. при их малых вертикальных перемещениях не возникают условия для возникновения сил трения на ее боковой поверхности. Свая-стойка работает как сжатый стержень в упругой среде, ее несущая способность определяется или прочностью материала сваи, или сопротивлением грунта под ее нижним концом:  К висячим сваям относятся сваи, опирающиеся на сжимаемые грунты. Под действием продольной силы (N) свая получает перемещение (дает осадку), достаточное для возникновения сил трения между боковой поверхностью сваи и грунтом. В результате нагрузка на основание передается как боковой поверхностью, так и нижним концом сваи. Несущая способность такой сваи определяется суммой сопротивления сил трения по ее боковой поверхности и грунта под острием:  Устройство набивных свай можно разделить на шесть основных групп. В первые три группы входят те виды набивных свай, для устройства которых скважины образуют бурением. Эти группы получили общее название буронабивных свай. 3. Классификация свай по условиям изготовления сваи, изготовляемые заранее на заводах или полигоне (предварительно изготовляемые) и затем погружаемые в грунт; сваи, изготовляемые на месте, в грунте. По расположению свай в плане различают I группа — сваи, для которых скважины образуют бурением сухим способом без глинистого раствора и обсадных труб: скважины бурят роторным или другим способом без уширения ствола или пяты, или с уширением (сваи камуфлетные, с разбуриваемой пятой, лучевидные); скважины образуют с лидерным буровым шпуром с последующим увеличением их диаметра до заданных размеров с помощью взрыва (гофрированные сваи и др.); то же, роторным бурением из разбуриваем с добавлением цемента (грунтобетонные сваи). II группа — сваи, для которых скважины образуют роторным бурением обсадных труб, а бетонирование ведут под глинистым раствором: диаметром до1 м (системы НИИСП Госстроя УССР и др.); диаметром более 1 м — буровые опоры (системы ЦНИИС Минтрансстроя и др.). III группа — сваи, для которых бурят скважины с применением обсадной трубы, бетонирование производят под защитой постепенно извлекаемой трубы: бетонирование ведут механическим трамбованием бетона, подаваемого в скважину (сваи системы Страусса, Беното и др.); сваи образуют пневматическим прессованием бетона (сваи системы Вольфсхольтца, Грюна, Медведева, Боженкова и Гузеева); бетонирование ведут гидравлическим прессованием бетона (сваи системы «Мает-Михаэлис» и др.). IV группа — сваи, для которых отверстия в грунте образуют штампами и бетонирование ведут без обсадки: сваи, для которых отверстия в грунте пробивают конусами-штампами (сваи систем «Компрессоль», Пангаева, опоры в вытрамбованных котлованами и др.); отверстия в грунте образуют виброметодом или вдавливанием (сваи конусные и др.). V группа — сваи, для которых скважины образуют забивкой в грунт массивной оболочки со съемным башмаком или раскрывающимся наконечником; бетонирование производят с постепенным извлечением оболочки (сваи систем «Симплекс», «Або-Лоренц», «Франки», частотрамбованные и др.). VI группа — сваи, для которых скважины образуют забивкой в грунт металлической оболочки, остающейся в грунте: в грунт, забивают металлическую оболочку с сердечником (или без него), затем сердечник удаляют и оболочку заполняют бетоном (сваи систем Штерна, Раймонда, Монотюба, Макартура, Вильгельми, Луги и др.); забитую в грунт массивную металлическую оболочку заменяют более тонкой, остающейся в грунте с последующим бетонированием (сваи систем Макартура, Вестерна и др.). 2.1. 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 (рис. 2.1.1) 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, передаваемому 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.   Рис.2.1.1. Технологическая схема устройства буронабивных свай сухим способом а - бурение скважины; в -установка арматурного каркаса; г - установка бетонолитной трубы с вибробункером; д - заполнение вибробункера бетонной смесью; е -бетонирование скважины методом ВПТ; 1-шнековая бурильная установка; 3 -кран грузоподъемностью10...12 т; 4 -бетонолитная труба; 5 -загрузочный бункер 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 диаметром 400, 500, 600, 1000 и 1200 мм и длиной до 30 м. Глинистый раствор для удержания стенок скважин от обрушения применяют при устройстве буронабивных свай (рис. 2.1.2) 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/см3, 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   Рис. 2.1.2. Технологическая схема устройства буронабивных свай пoд глинистым раствором а - бурение скважины; б - устройство уширенной полости; в - установка арматурного каркаса; г - установка бетонолитной трубы с вибробункером и воронкой; д - бетонирование скважины методом ВПТ; 1 - буровой станок; 2 -глиносмеситель; 3 - насос; 4 - расширитель; 5 - бетонолитная труба с вибробункерном 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). Помере заполнения скважины бетонной смесью инвентарную обсадную трубу извлекают. Приэтом специальная система домкратов, смонтированных на установке, сообщает обсадной трубе возвратно-поступательное и полувращательное движение, дополнительно уплoтняя 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. 2.2 Пневмотрамбованные сваи Сваи применяют при устройстве фундаментов 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, при меняемых для транспортирования бетонной смеси. Шлюзовые камеры состоят из двух отрезков труб, соединенных фланцами, которые имеют верхние и нижние отверстия, закрываемые клапанами. Подачу смеси через воронку в верхнюю камеру осуществляют при закрытом нижнем клапане; после подачи порции верхний клапан верхней камеры закрывается, а нижний -открывается и т. д. 2.3 Вибротрамбованные сваи Сваи используют в сухих связных грунтах, в которых можно укладывать бетонную смесь в открытую скважину глубиной 4...6 м. Такие сваи устраивают следующим образом. В грунт с помощью вибропогружателя, подвешенного к экскаватору, погружают стальную обсадную трубу, имеющую на конце съемный железобетонный башмак. После погружения трубы вибропогружатель снимают и внутреннюю полость трубы заполняют на 0,8...1 м бетонной смесью. С помощью трамбующей штанги, подвешенной к вибропогружателю, смесь трамбуют, в результате чего она вместе с башмаком вдавливается в грунт, образуя при этом уширенную пяту. Заполнив бетонной смесью обсадную трубу, ее извлекают из грунта с помощью экскаватора, при работающем вибропогружателе. 2.4 Частотрамбованные сваи Сваи устраивают путём забивки обсадных труб, опирающихся на металлический (обычно чугунный) наконечник. Затем в полости, образованной обсадной трубой, устраивают армированную (или неармированную) сваю, уплотняя бетонную смесь с помощью ударов паровоздушного молота двойного действия, передающихся через трубу. Частотрамбованные сваи, (рис.2.4.1) устраивают с помощью специально оборудованного копра в такой последовательности. На копер лебедкой поднимают паровоздушный молот двойного действия и обсадную трубу, которая в верхней части имеет оголовок. На нижний конец обсадной трубы насаживают металлически башмак со смоляным канатом, чтобы исключить проникновение в трубу воды. Под действием удара молота обсадную трубу погружают до проектной отметки. Погружаясь, труба раздвигает частицы грунта и уплотняет его. Затем молот поднимают, а в полость трубы опускают арматурный каркас (если сваи армируются). Из вибробадьи через воронку подают в полость обсадной трубы бетонную смесь с осадкой конуса 8...10 см. Параллельно с укладкой смеси извлекают (вытягивают) обсадную трубу из грунта, причем металлический башмак остается в основании сваи. В это время молот двойного действия, вновь соединенный с обсадной трубой, уплотняет бетонную смесь при этом сила его погружающего удара в два раза меньше выдергивающих усилий, передаваемых на обсадную трубу. При ударах молота, направленных вверх, труба должна извлекаться на 4...5 см из грунта, а при ударах, направленных вниз, - погружаться на 2... 3 см. Удары, направленные вниз, наряду с вибрационным воздействием трубы значительно уплотняют бетонную смесь, впрессовывая ее в стенки скважины, что, в свою очередь, также уплотняет грунт.    Рис.2.4.1 Технологическая схема устройства частотрамбованных свай а- подъем в рабочее положение обсадной трубы, и молота; б - погружение обсадной трубы; в - установка арматурного каркаса: г- подача бетонной смеси в полость трубы; д – извлечение обсадной трубы с одновременным уплотнением бетонной смеси: 1 - копер; 2 - молот двойного действия; 3 -лебедка; 4 -обсадная труба; 5 -арматурный каркас; б -вибробадья; 7приемная воронка 4.5 Песчаные и грунтобетонные сваи Данный тип свай применяют для уплотнения слабых грунтов. В этом случае используют специальные приспособления в виде стальной обсадной трубы с коническим четырех лопастным раскрывающимся наконечником. Трубу заполняют песком (грунтом) и с помощью вибропогружателя погружают на проектную глубину (рис. 2.5.1). При движении трубы кольцо, открывающее лепестки наконечника, спадает и остается в грунте, а песок (сухой грунт) заполняет скважину. Песок уплотняют за счет вибрации от погружателя или трамбовками с помощью легкого копра. Таким способом выполняют набивку скважин на глубину до 7 м. В последние годы стали устраивать грунтобетонные сваи, для чего при меняют бурильно-крановые машины с пустотелой буровой штангой, имеющей на конце смесительный бур с режущими и перемешивающими лопастями. Через штанги нагнетают растворонасосом водоцементную суспензию, изготовляемую в растворосмесителе. Смесительный бур при обратном вращении и извлечении послойно уплотняет грунт, насыщенный водоцементной эмульсией. В результате образуется грунтобетонная свая, изготовленная на месте без выемки грунта.   Рис. 2.5.1. Схема устройства на песчаных (грунтовых) набивных свай а - погружение обсадной трубы; б - извлечение трубы; в –раскрывающийся наконечник; 1 - вибропогружатель; 2 - обсадная труба; 3 -шарнир; 4 - створка наконечника; 5 - кольцо Заключение В данном реферате представлена классификация набивных свай, основные методы их изготовления и погружения, а также рассмотрены достоинства и недостатки этого вида свай. В последние годы данный метод находит все более широкое применение при устройстве свай. Проанализировав предоставленный материал можно сделать вывод о преимуществах использования набивных свай. Главное преимущество набивных свайных фундаментов заключается в незначительных абсолютных и относительных осадках сооружений. При применении набивных свай значительно сокращается количество типоразмеров сборных элементов. Данный вид свайных фундаментов можно применять в плотной городской застройке, при реконструкции и ремонте зданий, а также в промышленном строительстве. Список использованной литературы 1. Афанасьев А.А., Данилов Н.Н. и др. Технология строительных процессов. М., Высшая школа. Изд.1997 г. ,2000г. 2. Афанасьев А.А. Технология погружения сваи и устройство набивных свай. М., Стройиздат, 2000. 3. Беляков Ю.И., Снежко А.П. Реконструкция промышленных предприятий. К., Высшая школа, 1995. 4. Косоруков И.И., Дикыана Л.Г. Проектирование и устройство свайных фундаментов. М., Высшее образование, 1974 |