Строительство и архитектура

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 клапана­ми. 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. В целях эко­номии сжатого воздуха применяют герметизированные бетоносме­сиели.
Армируют пневмонабивные сваи путем погружения стержней арматуры в свежий бетон.

Набивные сваи устраивают на месте их проектного положе­ния путем укладки (набивания) в полости (скважины), образуе­мые в грунте, бетонной смеси или песка (грунта). 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 путем 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     и  частотрамбованные.
Устройство буронабивных бетонных и железобетонных свай. Характерной особенностью технологии устройства буронабивных свай являются 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 скважин, с креплени­ем скважин обсадными трубами.

 

При погружении свай основными факторами, определяющими выбор метода, являются физико-механические свойства грунта, вид свай, глубина погружения, производительность применяемых сваепогружающих установок и свайных погружателей, а также объем свайных работ.
От длины, формы и массы погружаемых свай зависит выбор основных параметров сваепогружающего оборудования. Кроме того, для правильного выбора оборудования следует опреде­лить необходимую производительность установки.
Проведенные наблюдения за погружением железобетонных свай длиной Тми поперечным сечением 30X30 см показали, что производительность установок может составлять 16…23 сваи в смену; при проведении динамических испытаний это число умень­шается на 2…3 сваи. Данные о норме времени на погружение свай различными установками (на базе экскаваторов, тракторов, копрами и т. д.) для разных типов молотов и погружателей, а также составы рабочих веньев приведены в ЕНиР.

От расположения свай в свайном поле и параметров сваепо-гружающего оборудования зависит порядок погружения свай. Кроме того, следует учитывать последующие процессы, т. е. устройство свайного ростверка (конструкции из плит или балок), венчающего головы группы свай и передающего на сваи нагруз­ки от здания или сооружения. Порядок погружения свай опреде­ляется ППР.
Наибольшее распространение имеет рядовая система погру: жения свай (рис. VIII. 13), применяющаяся при прямолинейном расположении их отдельными рядами и при забивке кустов свай.

Статическое и вибрационное вдавливание свай осуществляют с помощью специальных установок, действующих на сваю массой либо массой и вибрацией одновременно. Для погружения свай методом статического вдавливания (рис. VIII.8,a) используют установки, состоящие из двух тракторов, оборудованные направляющей рамой, опорной плитой, наголовником для передачи давления, соединенным с вдавливающим полиспастом. На одном из тракторов смонтирована 5-тонная лебедка, на другом — лебед­ка с тяговым усилием 0,15 МН.
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» направ-\» ляющих 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.

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 про-мерзаийя 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 лидирующее скважины бурильными машина­ми и специальными виброударными установками или нарезают про­рези по рядам будущих свай с помощью баровых машин; оттаива­ют слой мерзлого грунта.

Для погружения свай с применением подмыва грунт разрых­ляют и частично вымывают струями воды, вытекающими под давлением из нескольких трубок диаметром 38…62 мм, укреплен­ных на свае. При этом сопротивление грунта у острия сваи снижа­ется, а поднимающаяся вдоль ствола вода размывает грунт, уменьшая темлсамым трение по боковым поверхностям сваи. Расположение подмывных трубок может быть боковым, когда две или четыре подмывные трубки с наконечниками находятся по бо­кам сваи, и центральным, когда один одноструйный или много­струйный наконечник размещен по центру погружаемой сваи.
При боковом подмыве трубки могут быть повреждены,   а при перерывах в работе— заполняться грунтом. При неравномерном размыве сваи могут отклоняться от проектного положения. При боковом подмыве (по сравнению с центральным) создаются более благоприятные, условия для уменьшения сил трения по боковой
поверхности свай. При боковом расположении подмывные трубки крепит таким образом, чтобы наконечники находились у свай на 30…40 см выше острия, у оболочек — на 150…200 см выше ножа.

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 (рис. VIII.6,а) 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 струк­туы 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 11 раз для средних и тяжелых грунтов.

Рассмотренный выше метод забивки применительно к вертикальным призматиче­ским железобетонным сваям с обычной или предварительно на­пряженной продольной арматурой и хомутами можно использо­вать и для забивки других видов заранее изготовленных свай. Однако из-за особенностей конструкции и материала свай в ряде случаев приходится выполнять дополнительные операции, видо­изменять приспособления, а иногда ограничивать область приме­нения процесса.
При забивке железобетонных трубчатых свай, когда их соби­рают из звеньев, возникает дополнительная операция по стыковке труб перед подъемом сваи (по два звена) и в процессе погруже­ния. При этом наголовники должны иметь специальную конструк­цию с амортизирующей прокладкой, расположенной по окружно­сти.
Железобетонные сваи без поперечного армирования можно по­гружать в песчаные и глинистые грунты полутвердой консистен­ции. При этом особое внимание следует обращать на обеспечение точного центрирования сваи по отношению к молоту.
Наклонные сваи забивают сваебойными установками, направ­ляющие мачты которых могут быть установлены с наклоном. Для придания правильного направления в ряде копров применяют ка­ретки, одну из которых прикрепляют к нижней части мачты, а другую — к нижней части молота. Мачту устанавливают по ука­зателю наклона, который имеет шкалу с делениями.

Ударный метод погружения свай основан на забивке свай моло­тами—Механическими, паровоздушными одиночного и двойного действия и дизель-молотами, которые работают с копрами или мо­бильными копровыми (сваебойными) установками, обеспечивающи­ми направленное движение сваи и молота и механизацию вспомо­гательных операций.
Этим методом можно погружать различные железобетонные сваи (сплошные, трубчатые, крестообразные), а также деревянные сваи, деревянный и стальной шпунты.
Процесс забивки сваи состоит из следующих операций: пере­мещения (переезда) сваебойной установки к месту погружения очередной сваи; установки и выверки, подтаскивания, подъема сваи и установки ее в плане в проектное положение; забивки сваи; измерения погружения сваи; динамического ее испытания.
Трудоемкость и продолительность перемещения, установки и выверки сваебойной установки зависят от ее конструкции. Универ­сальные металлические копры башенного типа, установленные на платформах-тележках, передвигаются на колесах по рельсам, име­ют большую грузоподъемность (учитываются масса сваи и молота) и 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.