Технология устройства свай

• Технология забивки свай
• Технология использования ударного метода для забивки
• Описание устройства забивных свай
• Технология использования вибрационного метода
• Другой виброударный метод устройства забивных свай

Технология забивки свай

С предприятий строительной индустрии или с баз комплектации строительных организаций деревянные и железобетонные сваи, шпунтовые сваи и стальные трубы доставляют в подготовленном виде к месту работ.

Схемы дизель-молота.

Забивка свай происходит при помощи удара, вибрации, вдавливания, завинчивания, с использованием электроосмоса и подмыва. Эти методы можно также комбинировать. Эффективность использования какого-либо из данных методов зависит в большей степени от фунтовых условий.

Список всех необходимых элементов для устройства забивных свай:

• специальные молоты;
• наголовник;
• копры;
• сваебойные самоходные установки;
• вибропогружатель.

Технология использования ударного метода для забивки

Схема забивки свай.

Технология основывается на использовании энергии удара, под действием которой сваи внедряются в фунт. По мере пофужения они смещают частицы фунта в стороны, частично вверх (на дневную поверхность), частично вниз. В результате пофужения сваи вытесняют объем фунта, который практически равен объему их пофуженной части. Таким образом дополнительно уплотняется фунтовое основание. Зона уплотнения фунта вокруг свай распространится в плоскости, нормальной к продольной оси свай, на расстояние, которое равняется 2-3 диаметрам свай.

Ударная нафузка на оголовок свай создается специальными механизмами – молотами различных типов, при этом основными из них являются дизельные. На стройплощадках применяются трубчатые и штанговые дизельные молоты.

Ударная часть штанговых дизельных молотов – подвижный цилиндр, который перемещается в направляющих штангах. В процессе падения цилиндра на неподвижный поршень в камере сгорания энергия будет подбрасывать цилиндр вверх, после чего произойдет удар.

В трубчатых дизельных молотах неподвижный цилиндр, который имеет шабот (пяту), является направляющим устройством. Ударная часть молота – поршень с головкой. Воспламенение смеси и распыление топлива происходит при ударе головки поршня по сферической впадине цилиндра, куда подается топливо. У штанговых дизельных молотов число ударов в 1 минуту равняется 45-60, а у трубчатых – 45-55.

Основной показатель, который характеризует погружающую способность молота – энергия каждого удара. Она зависит от энергии сгорания топлива, веса и высоты падения ударной части. Значения энергии удара (кДж) количественно могут быть определены по следующим формулам:

• для штанговых молотов: E = 0,40 Qh;
• для трубчатых молотов: E = 0,90 Qh.

Чертеж ростверка.

где Q – вес ударной части молота (H), h – высота падения ударной части (м).

Для конкретных строительных условий молот подбирается по необходимой номинальной энергии 1 удара и коэффициенту применимости молота.

Необходимая номинальная энергия удара: Eн > 25P, где Р – расчетная нагрузка на сваи (Н).

По значению Ен, которое было получено, подбирается молот (по специальным справочникам), после чего его проверяют по коэффициенту применимости молотов, который определяется из отношения веса молотов и свай к энергии удара. Формула: К = (Q1 + q) / Eн, где Q – собственный вес молота (Н), q – вес сваи (вместе с весом наголовника и подбабка, Н).

Значение варьируется от 3,5 до 6 (будет зависеть от типа молота и материала сваи). К примеру, для забивки железобетонных свай штанговым дизельным молотом к = 5, свай из дерева к = 3,5, трубчатым молотом – соответственно к = 6 и к = 5.

К молоту в комплект входит в большинстве случаев наголовник, который нужен для того, чтобы закрепить сваи в направляющих установки свай, предохранить головы свай от разрушения ударами молотов и равномерно распределить удар по площади свай.

Внутренняя полость наголовника обязательно должна соответствовать размерам и очертанию головы сваи.

Для того чтобы забивать сваи с целью удержания молота в рабочем положении, установки и подъема сваи в заданном положении, применяются специальные подъемные устройства, которые называются копрами. Основная их часть – стрела, вдоль которой установлен перед погружением молот и опускается по мере его забивки. Наклонные сваи погружаются копрами со стрелой, которая наклоняется. Копры бывают самоходные – на базе кранов, автомашин, тракторов и экскаваторов, на рельсовом ходу (металлические универсальные башенного типа).

Схема строповки свай.

Универсальные копры имеют большую собственную массу (до 20 т вместе с лебедкой). Демонтаж и монтаж данных копров и устройство рельсовых путей для них являются весьма трудоемкими процессами, в связи с чем их используют для забивки свай, которые имеют длину более 12 м, при большом объеме на объекте свайных работ.

В гражданском и промышленном строительстве самыми распространенными являются сваи длиной 6-10 м. Их забивка выполняется при помощи самоходных сваебойных установок. Подобные сваебойные установки могут совершать маневры и имеют устройства, которые механизируют подъем и подтаскивание сваи, установку в наголовник головы сваи, выравнивание стрелы.

Описание устройства забивных свай

Технология забивки свай начинается с опускания на наголовник молота после установки данной конструкции на фунт и ее выверки. Свая погружается в фунт под действием веса молота. Для обеспечения правильного направления сваи начальные удары производятся с офаничением энергии удара. Далее энергия удара молота постепенно увеличивается до максимальной. Свая от каждого удара пофужается на конкретную величину, которая будет уменьшаться по мере углубления. В дальнейшем наступит момент, когда после каждого залога конструкция будет пофужаться на одинаковую величину, которая называется отказом.

Забивка свай происходит до достижения расчетного отказа, который указан в проекте. Измерение отказов необходимо выполнять с точностью до 1 мм. Отказ равен средней величине после замера погружения конструкции от серии ударов, которая называется залогом. При забивке паровоздушными молотами одиночного действия либо дизельными молотами залог принимается равным 10 ударам. При забивке молотом двойного действия – количество ударов за 1-2 минуты.

Если средний отказ в 3 последовательных залогах не превысит расчетного, процесс забивки считается законченным.

Конструкции, которые не дали контрольного отказа, после перерыва (4 дня) нуждаются в контрольной добивке. Если глубина погружения не достигнет 85% проектной, при этом на протяжении 3 последовательных залогов будет получен расчетный отказ, понадобится выяснить причины данного явления и с проектной организацией согласовать порядок ведения свайных работ в дальнейшем.

Технология использования вибрационного метода

Схема погружения буро-завинчивающихся свай.

Данный метод основывается на значительном уменьшении в процессе вибрации коэффициента внутреннего трения в грунтах и сил трения по боковой поверхности сваи. При вибрировании благодаря этому для погружения данной конструкции требуется в некоторых случаях в десятки раз меньшее количество усилий, чем при ударном методе. При этом наблюдается виброуплотнение. Зона уплотнения составит 1,5-3 диаметра сваи (будет зависеть от вида грунта и его плотности).

Сваю при вибрационном методе погружают при помощи специальных механизмов – вибропогружателей. Вибропогружатель представляет собой электромеханическую машину вибрационного действия. Он подвешивается к мачте установки погружения подобных конструкций и соединяется наголовником.

Действие вибропогружателя основывается на принципе, при котором вызываемые центробежные горизонтальные силы дебалансами вибратора взаимно ликвидируются, в то время как вертикальные будут суммироваться.

Масса вибросистемы (наголовник, вибропогружатель, свая) и амплитуда колебаний должны обеспечивать разрушение структуры грунтов с необратимыми деформациями.

В случае выбора низкочастотных погружателей, которые применяются при погружении железобетонных тяжелых конструкций и оболочек, понадобится, чтобы момент эксцентриков превысил вес вибросистемы не меньше, чем в 7 раз для легкого грунта и в 11 раз для среднего и тяжелого фунта.

Схема фундамента из буронабивных свай.

В тяжелый суглинок или глину при вибрационном погружении под нижним концом конструкции образуется глинистая перемятая подушка, которая вызовет значительное снижение (до 40%) несущей способности. Для того чтобы можно было устранить возникновение данного явления, конструкцию погружают на заключительном отрезке, который имеет длину 15-20 см, при помощи ударного метода.

Чтобы погрузить легкие (массой до 3 т) сваи и металлический шпунт в грунт, который не оказывает большого лобового сопротивления, необходимо применять высокочастотные вибропогружатели с подрессоренной пригрузкой. Они состоят из вибратора, приводного электродвигателя и подсоединенного к вибратору дополнительного груза при помощи системы пружин.

http://www.youtube.com/watch?v=D0dLjeUaqik

Использование вибрационного метода для пофужения конструкций в плотные маловлажные фунты может быть лишь в случае устройства лидирующих скважин, то есть при предварительном выполнении другого процесса, который требует буровых механизмов.

Другой виброударный метод устройства забивных свай

Виброударный метод пофужения забивных свай при помощи вибромолотов является более универсальным. Самыми распространенными являются пружинные вибромолоты, которые работают следующим образом. При вращении валов с дебалансами в разных направлениях вибровозбудитель совершает периодические колебания. Когда зазор между конструкцией и ударником вибровозбудителя меньше, чем амплитуда колебаний вибровозбудителя, ударник время от времени ударяет по наковальне наголовника.

Вибромолоты могут увеличить энергию удара и повышать сопротивление фунта пофужению свай.

Масса ударной части вибромолота, если ее использовать для пофужения железобетонных конструкций, должна составлять не меньше 50% от массы конструкции.

http://www.youtube.com/watch?v=B0o0wwvH1L4

В строительстве используется и метод, который основывается на воздействии вибрации и статического пригруза. Вибровдавливающее устройство состоит из 2 рам. На задней раме находится электрогенератор, который работает от двигателя трактора, а также двухбарабанная лебедка. На передней раме находится направляющая стрела и блоки, через которые будет проходить вдавливающий канат от лебедки к вибропогружателю. Когда вибровдавливающее устройство займет рабочее положение (крюк подвески устройства должен находиться над местом погружения свай), вибропогружатель опускается вниз, наголовником соединяется со сваей и поднимается в верхнее положение, при этом свая устанавливается на место ее забивки.

http://www.youtube.com/watch?v=fT2mEJ8laHo

После включения устройства и лебедки конструкция погружается благодаря собственному весу, весу устройства вибропогружателя и части трактора.

Метод следует выбирать исходя из имеющихся условий.