8 способов (методов) погружения свай в грунт

Технология процессов погружения свай — Все для МГСУ — Учебный портал для студентов

Технология процессов погружения свай

[ · Скачать (10.87 Kb) ]Лекция № 3 Тема 4: Технология процессов погружения свай. Устройство набивных свай и свайных фундаментов.Учебные вопросы:1. Классификации свай.2. Способы погружения готовых свай. 3. Технология устройства набивных свай. 4. Состав комплексного процесса устройства свайных фундаментов и ограждений.Вопрос 1. КЛАССИФИКАЦИИ СВАЙ.   Свайные фундаменты состоят из рядов или групп свай, объединенных по верху ростверком — монолитной или сборно-монолитной лентой, плитой.

Сваи классифицируются по способам передачи вертикальных нагрузок от сооружения, материалу изготовления, конструкции и форме и методам производства свайных работ.

   В зависимости от способа передачи нагрузок на грунт сваи подразделяются на: сваи-стойки и висячие сваи. По материалам выделяют деревянные, бетонные, железобетонные, стальные, грунтовые и комбинированные сваи.
   Форма  поперечного сечения свай разнообразна: сплошная — круглого, квадратного, прямоугольного или многоугольного сечения, полая — квадратного с круглой полостью или кольцеобразного сечения (трубчатые); шпунтовая — различных сечений, зависящих от типа сопряжения шпунтин.
Сваи бывают заводского изготовления (погружаемые) и набивные. Погружаемые сваи изготовляют на заводах и погружают в грунт теми или иными методами. Набивные сваи устраивают непосредственно в грунте.
Вопрос 2. СПОСОБЫ ПОГРУЖЕНИЯ ГОТОВЫХ СВАЙ.
   Все технологические приемы устройства свайных оснований с использованием готовых свай можно свести к следующим основным группам способов: забивке свай; вибрационному погружению, вдавливанию, завинчиванию.
Ударный метод.   Забивка сваи состоит из операций: передвижения копровой установки к месту забивки сваи, подтягивания сваи к копру, ее выверки и установки в проектную точку забивки; самой забивки; измерения величины забивки сваи и при необходимости динамического испытания сваи.

   Сваи забивают до проектной отметки или до получения расчетного отказа — минимальной величины погружения сваи за один или несколько ударов. В зависимости от размера и формы свайного поля, а также вида грунта применяют рядовую, спиральную и секционную схемы забивки свай.

Вибрационный и виброударный методы.   Вибрационный метод эффективен при несвязных водонасыщенных грунтах. Более широкую область применения имеет виброударный метод погружения свай с помощью вибромолотов, которые по виду привода разделяются на электрические, пневматические, гидравлические и вибромолоты с двигателем внутреннего сгорания. Вибромолоты могут самонастраиваться, т.е. увеличивать энергию удара с повышением сопротивления грунта погружению свай.

Погружение свай вдавливанием и вибровдавливанием.

   Статическое и вибрационное вдавливание свай производят с помощью установок, действующих на сваю массой либо массой и вибрацией одновременно. Для этого используют установки, состоящие из двух тракторов, оборудованных направляющей рамой, опорной плитой, наголовником для передачи давления, соединенным с вдавливающим полиспастом. Трактор с мачтой устанавливают над местом погружения свай и с помощью малой лебедки опускают на землю опорную плиту. Предварительно с помощью малой лебедки сваю помещают в проем мачты трактора, находящегося на грунте. Усилия от тяговой лебедки передаются на наголовник, который начинает перемещаться по направляющим, обеспечивая тем самым вдавливание сваи.Погружение свай завинчиванием   Метод применяется главным образом для устройства фундаментов под мачты линий электропередач, где сваи могут работать на выдергивание. Конструкция рабочего органа позволяет выполнять следующие операции: втягивать винтовую сваю внутрь трубы рабочего органа; обеспечивать заданный угол погружения сваи; погружать сваю в грунт путем вращения с одновременным использованием осевого усилия; при необходимости вывертывать сваю из грунта. Погружение свай подмывом.   Для погружения свай с применением подмыва грунт разрыхляют и частично вымывают струями воды, вытекающими под давлением из нескольких трубок, укрепленных на свае. Расположение подмывных трубок может быть боковым и центральным, когда один одноструйный или многоструйный наконечник размещен по центру погружаемой сваи. Подмыв не допускается, если имеется угроза просадки близлежащих сооружений.Вопрос 3. ТЕХНОЛОГИЯ УСТРОЙСТВА НАБИВНЫХ СВАЙ.   Набивные сваи устраивают непосредственно на стройплощадке, на месте будущего здания или сооружения. Технологический процесс устройства набивных свай включает следующие основные процессы и операции:• проходка скважины с укреплением стенок ствола посредством глинистого раствора или обсадной трубы;• установка арматурного каркаса (в случае армирования тела сваи);• подача и заполнение ствола сваи конструкционным материалом (бе-тонной, растворной, грунтовой смесями; щебнем, гравием, песком) с одновременным извлечением обсадной трубы;• выдерживание бетонной или растворной смеси;• очистка (срубка слоя бетона, раствора) оголовка сваи;• «распушка» арматуры (если данная операция предусмотрена проектом).   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. Погружают обсадные трубы в процессе бурения скважины гидравлическими домкратами, а также посредством забивки трубы в грунт или вибропогружением. После зачистки забоя и установки в скважине арматурного каркаса скважину бетонируют методом ВПТ.    Буронабивные сваи без обсадной трубы устраивают следующим образом. Для этого используют глинистый раствор, поступающий в скважину по пустотелой буровой штанге. Затем в скважину устанавливают арматурный каркас. Бетонную смесь подают с помощью вибробункера с бетонолитной трубой, которую опускают в скважину. Бетонная смесь, поступая в скважину, вытесняет глинистый раствор. По мере заполнения скважины бетонной смесью бетоновод извлекают.Частотрамбованные сваи устраивают путем забивки обсадных труб, заглушенных металлическими наконечниками. Затем в полость, образованную обсадной трубой, устанавливают арматурный каркас и бетонируют. Одновременно с укладкой смеси извлекают  на небольшую величину обсадную трубу и вновь осаживают ударом молота для уплотнения бетона, причем металлический башмак остается у основания сваи.Вопрос 4. СОСТАВ КОМПЛЕКСНОГО ПРОЦЕССА УСТРОЙСТВА СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ И ОГРАЖДЕНИЙ.     Комплексный процесс устройства свайных фундаментов включает:• цикл подготовительных работ;• погружение готовых или устройство набивных свай;• подготовка основания;• устройство ростверка.   Технология устройства ростверка зависит от его конструкции и типа свай. Ростверки устраивают только после документальной приемки работ по устройству свайного поля. Ростверки могут быть монолитными, сборными и сборно-монолитными.   Сопряжение свайного ростверка со сваями бывает свободно опирающимся и жестким. Свободное опирание ростверка при монолитных ростверках должно выполняться путем заделки голов свай в ростверке на глубину 5—10 см. Свободное опирание принимают для центрально нагруженных свай. Жесткое сопряжение свай с монолитным ростверком осуществляется с заделкой головы сваи в ростверк. При жестком сопряжении верхнюю часть головы сваи разбивают и обнаженную арматуру замоноличивают в ростверк. Срезку оголовков свай выполняют так, чтобы обнажившуюся арматуру можно было отогнуть и сварить с арматурой ростверка. Ростверк бетонируют в инвентарной опалубке. Бетонную смесь следует укладывать горизонтальными слоями равномерно по всей площади ростверка.

   Элементы сборного железобетонного ростверка устанавливают на выравнивающую подсыпку из песка или шлака. При устройстве сборных ростверков необходимо, чтобы оси забитых свай имели отклонение в плане не более +5 см.

Страниц: 3
Формат: Word
· Скачать Технология процессов погружения свай (10.87 Kb)

Источник: http://allformgsu.ru/load/tekhnologija_stroitelnykh_processov/tekhnologija_processov_pogruzhenija_svaj/74-1-0-899

Лекции по основаниям и фундаментам

Оглавление
1.doc (16 стр.)
Скачать
1   …   8   9   10   11   12     14   15   16

^

а – забивка; б – вибропогружение; в – задавливание; г – завинчивание; д – погружение в лидер (в очень плотных грунтах, промерзших грунтах); 1 – молот; 2 – металлический оголовок; 3 – деревянная или резиновая прокладка(для смягчения удара)

При забивке свай в обезвоженные плотные песчаные и супесчаные грунты для повышения производительности забивки осуществляется подмыв. За счет подачи воды (под большим напором) под нижний конец сваи, грунт размывается, что значительно уменьшает сопротивление погружению.

Рис.11.7. Забивка сваи механическим молотом:

1 – мачта копра; 2 – подвесной молот; 3 – металлический наголовник; 4 – свая

сваи наиболее эффективно при насыщенных водой песках. В этом случае вертикальные колебания, создаваемые вибратором, передаются сваей грунту, который разжижается, что приводит к резкому уменьшению сил трения по боковой поверхности и она легко погружается в грунт. После прекращения вибрирования структура грунта быстро восстанавливается и трение по боковой поверхности сваи увеличивается. свай осуществляется с помощью мощных гидродомкратов и применяется тогда, когда нельзя использовать забивку или вибропогружение (вблизи существующих зданий), также применяется при усилении существующих фундаментов. свай, снабженных на конце винтовыми лопастями (винтовые сваи), осуществляется особыми механизмами, называемыми кабестанами. Такие сваи изготавливают из бетона, железобетона (с армокаркасом) или из цементно-песчаного раствора. По способу изготовления подразделяются на

    • сваи без оболочки;
    • сваи с оболочкой, извлекаемой из грунта;
    • сваи с неизвлекаемой оболочкой.

применяют в связных сухих и маловлажных грунтах, где можно осуществлять бурение без крепления стенок скважин. В водонасыщенных глинистых грунтах проходку скважин производят под защитой глинистого раствора, который, создавая избыточное давление в скважине, препятствуют обрушению ее стенок. После выполнения буровых работ в забой скважины через бетонолитную трубу подается бетонная смесь, которая вытесняет раствор глины. Набивную сваю, скважина которой получена бурением, принято называть буронабивной. Последовательность изготовления такой сваи представлена на рис. 11.8.

Рис.11.8. Последовательность изготовления буронабивных свай без оболочек:

а – бурение скважины; б – устройство уширения механическим способом (и не только); в – установка арматурного каркаса; г – опускание в скважину бетонолитной трубы; д – заполнение скважины бетонной смесью; е – извлечение бетонолитной трубы с вибрацией; ж – формирование головы сваи в инвентарном кондукторе

Чтобы не использовать глинистый раствор при бурении используют полый шнек. Во время бурения стенки скважины удерживаются лопастями, а при поднятии шнека по полой трубе подается бетон.

Армирование сваи в зависимости от проектируемого сооружения, внешних нагрузок и инженерно- геологических условий производится на полную длину, на часть длины или только в верхней части с ростверком.

Скважину, помимо бурения, можно получить и другими способами: — пробить инвентарным сердечником, трубой с закрытым нижним концом; — вытрамбовать специальной трамбовкой; — взрывом гирлянды зарядов взрывчатого вещества в лидерной скважине.

Такой способ формирования скважин приводит к значительному уплотнению грунта основания, что повышает несущую способность изготавливаемых свай.

Разновидностью буронабивных свай являются буроинъекционные сваи,которые устраивают путем заполнения вертикальных или наклонных скважин цементно-песчаным раствором под давлением, в результате чего получается очень неровная поверхность, обеспечивая хорошее сцепление свай с окружающим грунтом.

Такая технология при малых диаметрах свай (от 60…80 до 180…200 мм) и большой их длине (до 30м) в сочетании с неровной поверхностью придают этим сваям сходство с корнями деревьев, поэтому их еще называют корневидными сваями.

Используются буроинъекционные сваи для усиления фундаментов существующих зданий, в качестве анкерных свай при испытании свай статической нагрузкой.

^

можно применять практически в любых геологических и гидрогеологических условиях, поскольку используемые для их изготовления инвентарные обсадные трубы защищают стенки пройденной скважины от обрушения.

^

Простейшим видом свай с извлекаемой оболочкой является свая, предложенная еще в 1899 году инженером А. Э. Страусом. После появились разнообразные модификации подобных свай (св. Франки, Бенато и т.п.).

^

а – бурение скважины под защитой обсадной трубы; б, в – соответственно бетонирование с трамбованием и постепенным извлечением обсадной трубы; г – готовая свая

применяют при отсутствии возможности качественного изготовления свай с извлекаемой оболочкой (в водонасыщенных глинистых грунтах текучей консистенции с прослойками песков и супесей), где под напором подземных вод ствол сваи на отдельных участках может быть разрушен во время твердения бетонной смеси. Это дорогие сваи и используются в основном в гидротехническом и транспортном строительстве.

Читайте также:  10 советов по освещению кухни

^ . Если изготавливать без обсадной трубы – это может повлечь обрушение стенок скважины, как при бурении, так и в процессе твердения бетона (хуже всего, т.к. не поддается проверке). Существует проблема удаления шлама, который препятствует погружению каркаса, при бетонировании шлам может всплывать и создавать грунтовые пробки, тем самым ослаблять сечение сваи.

  1. Трудность контроля качества.
  2. Подвержены действию агрессивных вод, во избежание этого также применяют оболочки (неизвлекаемые).
  3. Порционность подачи бетонной смеси при уплотнении трамбовкой, что значительно удлиняет и усложняет процесс изготовлений таких свай.
  4. Большой состав рабочей бригады.

Достоинства набивных и буронабивных свай:

  1. Экономичность (малый расход арматуры).
  2. Большая несущая способность – главный фактор.

Источник: http://lib.rushkolnik.ru/text/29729/index-1.html?page=13

Методы погружения заранее изготовленных свай

Свайные работы

В зависимости от характеристик грунта существует ряд методов устройства свай, в том числе ударный, вибрационый, вдавливанием, завинчиванием, с использованием подмыва и электроосмоса, а также различными комбинациями этих методов.

Ударный метод основан на использовании энергии удара (воздействия ударной нагрузки), под действием которой свая своей нижней заостренной частью внедряется в грунт. Ударную нагрузку на оголовок сваи создают специальные механизмы:

—                паровоздушные молоты, которые приводятся в действие силой сжатого воздуха или пара, непосредственно воздействующих на ударную часть молота;

—                дизель-молоты, работа которых основана на передаче энергии сгорающих газов ударной части молота;

—                вибропогружатели — передача колебательных движений рабочего органа на сваю (использование вибрации);

—                вибромолоты — сочетание вибрации и ударного воздействия на сваю.

Вибропогружатели и вибромолоты чаще используют при погружении трубчатых свай-оболочек большого диаметра, при погружении в грунт и извлечении шпунтовых свай.

Дизель-молоты, по сравнению с паровоздушными, отличаются более высокой производительностью, простотой в эксплуатации, автономностью действия и более низкой стоимостью. Автономность обеспечивается путем подъема за счет рабочего хода двухтактного дизельного двигателя.

На строительных площадках применяют штанговые и трубчатые дизель-молоты. Ударная часть штанговых дизель-молотов -подвижный цилиндр, открытый снизу и перемещающийся в направляющих штангах.

При падении цилиндра на неподвижный поршень в камере сгорания воспламеняется смесь воздуха и топлива.

Образовавшиеся в результате сгорания смеси газы подбрасывают цилиндр вверх, после чего происходит новый удар и цикл повторяется.

В трубчатых дизель-молотах неподвижный цилиндр, имеющий пяту, является направляющей всей конструкции. Ударная часть -подвижный поршень с головкой. Воспламенение смеси происходит при ударе головки поршня по поверхности сферической впадины цилиндра.

Главное преимущество дизель-молота трубчатого типа над штанговым в том, что при одинаковой массе ударной части они обладают значительно большей (в 2…3 раза) энергией удара.

Для подъема и установки сваи в заданное положение и для забивки свай с обеспечением передачи усилия от молота сваи строго в вертикальном положении применяют специальные устройства -копры.

Основная рабочая часть копра — его стрела, вдоль которой устанавливают перед погружением молот, опускают и поднимают его по мере забивки сваи. Наклонные сваи погружают в грунт копрами с наклонной стрелой.

Копры бывают на рельсовом ходу (универсальные металлические копры башенного типа) и самоходные — на базе кранов, тракторов, экскаваторов и автомашин со стрелой длиной 9…18 м.

Наиболее распространены в промышленном и гражданском строительстве сваи длиной 6… 10 м, которые забивают с помощью самоходных сваебойных установок. Такие установки маневренны и имеют механические устройства для подтаскивания и подъема на необходимую высоту сваи, закрепления головы сваи в наголовнике, в вертикальном выравнивании стрелы со сваей перед забивкой.

Забивка свай состоит из трех основных повторяющихся операций:

—              передвижка и установка копра на место забивки сваи;

—              подъем и установка сваи в позицию для забивки;

—              забивка сваи.

От каждого удара свая погружается на определенную глубину, которая уменьшается по мере заглубления сваи. В дальнейшем наступает момент, когда глубина забивки сваи практически незаметна. Практически свая погружается в грунт на одну и ту же малую величину, называемую отказом.

Отказ — глубина погружения сваи за определенное количество ударов обычно молота одиночного действия или за единицу времени для молотов двойного действия. Величина отказа — среднее от 10 или серии ударов в единицу времени.

Залог — серия ударов, выполняемых для замера средней величины отказа: для паровоздушных молотов в залоге 20…30 ударов; для дизель-молотов одиночного действия в залоге 10 ударов; для дизель-молотов двойного действия отказ определяют за 1 мин. забивки.

Замеры проводят с точностью до 1 мм, забивку прекращают при получении заданного по проекту отказа (расчетного). Если средний от­каз в трех последовательных залогах не превышает расчетного, то про­цесс забивки сваи считается законченным.

Если при погружении свая не дошла до проектной отметки, но уже получен заданный отказ, то этот отказ может оказаться ложным, вследствие возможного перенапряжения в грунте от забивки предыдущих свай. Через 3…4 дня свая может быть погружена до проектной отметки.

Погружение свай вибрированием осуществляют с использованием вибрационных механизмов, оказывающих на сваю динамические воздействия, которые позволяют преодолеть сопротивление трения на боковых поверхностях сваи, лобовое сопротивление грунта, возникающее под острием сваи, и погрузить сваю на проектную глубину. Благодаря вибрации для погружения свай в грунт требуется усилия иногда в десятки раз меньшие, чем при забивке. При этом происходит частичное уплотнение грунта, в том числе и под головкой сваи. Зона уплотнения для разных грунтов составляет 1,5…3 диаметра сваи.

Для погружения свай в грунт вибрированием используют вибропогружатели, которые подвешивают к мачте сваепогружающей установки и жестко соединяют с наголовником сваи.

Амплитуда виброколебаний и масса вибросистемы, в которую входят свая, наголовники и вибропогружатель, должны обеспечить виб­рацию примыкающим слоям грунта, включение их в эту систему, в результате происходит раздвижка зерен грунта под контуром погруженной части сваи.

Способ наиболее приемлем в песчаных грунтах, водонасыщенных мелких и пылеватых грунтах, где скорость погружения может достигать 3,5…7 м/мин. Этим методом погружают сплошные и полые железобетонные сваи, сваи-оболочки, металлический шпунт.

При глинистых и тяжелых суглинистых грунтах под острием сваи может возникнуть глинистая подушка, которая снижает несущую способность сваи до 40%. Поэтому на заключительной стадии погружения, на последние 15…30 см свая погружается в грунт ударным способом.

Вибрационный метод наиболее эффективен при несвязных водонасыщенных фунтах. Применение метода для погружения свай в маловлажные плотные грунты возможно лишь при устройстве лидирующих скважин, т. е. при предварительном пробуривании скважин.

Более универсальным является виброударный способ погружения свай с помощью вибромолотов. При работе вибромолота наряду с вибрационным воздействием на сваю периодически опускается ударник, оказывая и динамическое воздействие на голову сваи.

Метод вибровдавливания основан на комбинации вибрационного или виброударного воздействия на сваю и статического пригруза. Вибровдавливающая установка состоит из двух рам.

На задней раме находятся электрогенератор, работающий от тракторного двигателя, и двухбарабанная лебедка, на передней раме размещены направляющая стрела с вибропогружателем и блоки, через которые проходит к вибропогружателю вдавливающий канат от лебедки.

В рабочем положении вибропогружатель, расположенный над местом погружения сваи, поднимает сваю и устанавливает ее вместе с закрепленным наголовником на место ее забивки.

При включении вибропогружателя и лебедки свая погружается за счет собственной массы, массы вибропогружателя и части массы трактора, передаваемой вдавливающим канатом через вибропогружатель на сваю. Одновременно на сваю действует вибрация, создаваемая низкочастотным погружателем с подрессоренной плитой.

Метод вибровдавливания не требует устройства путей для передвижки рабочего агрегата, исключает повреждение и разрушение свай. Особенно эффективен при погружении свай длиной до 6 м.

Погружение свай вдавливанием применяют для коротких свай сплошного и трубчатого сечения (3…5 м). Статическое вдавливание осуществляется в такой последовательности: сваю устанавливают в вертикальное положение в направляющей стреле агрегата.

Далее на голову сваи опускают и закрепляют оголовник, передающий давление от базовой машины (трактора, экскаватора) через систему блоков и полиспастов непосредственно на сваю, которая благодаря этому давлению постепенно погружается в грунт.

После достижения сваей проектной отметки погружение прекращают, снимают наголовник, агрегат переезжает на новую позицию.

Погружение свай завинчиванием основано на завинчивании стальных и железобетонных свай со стальным наконечником с помощью мобильных установок, смонтированных на базе автомобилей или других самоходных средств.

Метод применяют чаще всего 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

Рабочие операции при погружении сваи методом завинчивания аналогичны операциям, выполняемым при погружении свай методами забивки или вибропогружения. Только вместо установки и снятия наголовника при этом методе одевают и снимают металлическую оболочку.

После завинчивания винтовой сваи (диаметр труб достигает 1 м), ее внутренняя полость заполняется бетоном. Скорость погружения винтовых свай зависит от диаметра лопасти и характеристик грунта и находится в пределах 0,2…0,6 м/мин.

Достоинства винтовых свай в их высокой несущей способности, возможности плавного погружения в грунт, восприятии отрицательных усилий.

Погружение свай подмывом грунта применяют в несвязных и малосвязных грунтах — песчаных и супесчаных. Целесообразно подмыв использовать для свай большого поперечного сечения и большой длины, но недопустимо для висячих свай.

Способ заключается в том, что под действием воды, вытекающей под напором у острия сваи из одной или нескольких труб, закрепленных на свае, грунт разрыхляется и частично вымывается. При этом сопротивление грунта у острия сваи снижается, а поднимающаяся вдоль сваи вода размывает прилегающий грунт, уменьшая тем самым трение по боковым поверхностям сваи.

В результате свая погружается в грунт под действием собственной массы и массы установленного на ней молота.

Расположение трубок для подмыва грунта диаметром 38…62 мм может быть боковым, когда две или четыре трубки с наконечниками находятся по бокам сваи, и центральным, когда одно- или многоструйный наконечник размещен в центре пустотелой забиваемой сваи.

При боковом подмыве, по сравнению с центральным подмывом, создаются более благоприятные условия для уменьшения сил трения по боковой поверхности свай. При боковом расположении подмывные трубки крепят таким образом, чтобы наконечники находились у свай на 30…

40 см выше острия.

Для подмыва грунта воду в трубки подают под давлением не менее 0,5 МПа. При подмыве нарушается сцепление между частицами грунта под подошвой и частично по боковой поверхности свай, что может в последующем привести к снижению несущей способности сваи.

Учитывая, что свая должна будет в дальнейшем воспринимать нагрузку, погружение с подмывом осуществляют только до заданного уровня, а затем с помощью сваебойной установки ее забивают до проектной глубины (на 0,5…2,0 м). При этом способе погружения производительность возрастает на 30…40% по сравнению с чистой забивкой, экономится горючее.

Применение метода подмыва не допускается, если имеется угроза просадки близлежащих сооружений, а также в целом на просадочных грунтах.

Погружение свай с использованием электроосмоса применяют в водонасыщенных плотных глинистых грунтах, в моренных суглинках и глинах.

Для практической реализации метода уже погруженную в грунт сваю присоединяют к положительному полюсу (аноду) электрической сети постоянного тока, а соседнюю с ней, подготовленную для погружения в грунт — к отрицательному полюсу (катоду).

При включении тока вокруг сваи с положительным полюсом резко снижается влажность грунта, а у соседней с отрицательным полюсом она наоборот резко увеличивается. В более влажной среде свая быстрее погружается в грунт, что позволяет применять сваебойное оборудование меньшей мощности.

После окончания забивки и отсоединения свай от источника тока в грунте быстро восстанавливается былая стабилизация фунта и его влажностного состояния. Благодаря этому, только за счет уменьшения влажности вокруг забитой сваи ее несущая способность значительно возрастает.

Читайте также:  Освобождение польши: как оно виделось западным союзникам 70 лет назад

Последовательность погружения свай. Порядок погружения свай зависит от их расположения в свайном поле и параметров свае-погружающего оборудования. Последовательность забивки свай определяется техкартой или проектом производства работ, она зависит от размеров свайного поля и свойств грунтов.

Применимы три схемы — рядовая, когда последовательно забиваются все сваи в одном ряду; спиральная, при забивке свай от центра к сваям внешних ря­дов и секционная, когда все поле делят на отдельные секции по ши­рине здания, в которых забивка осуществляется по рядовой схеме.

При устройстве свайных фундаментов зданий большой протяженности рационально применять мостовую сваебойную установку (рис. 6.12), представляющую собой передвижной мост, по которому перемещается тележка с копром. Сваи длиной 8…12 м забивают дизель-молотом.

Достоинством мостовой сваебойной установки является возможность точной установки свай в месте забивки, предварительная раскладка свай в зоне работ значительно сокращает операции по подтаскиванию и закреплению сваи на копре, что значительно повышает производительность и качество работ.

При погружении свай основными факторами, определяющими выбор метода и сваепофужающего оборудования, являются физико-механические свойства грунта, объем свайных работ, вид свай, глубина их погружения, производительность применяемых сваебойных установок и свайных погружателей.

Объемы предстоящих работ измеряют числом свай, которые необходимо забить, или суммарной длиной погружаемой в грунт части свай. От этих объемов, специфики грунтовых условий и заданных сроков работ зависит выбор оборудования для погружения свай и количество сваепогружающих установок.

Источник: http://StroiLogik.ru/tehnologiya/10-svainye-raboty/62-metody-pogrujeniya-svai.html

Способы погружения свай в грунт

В любом строительстве важным является его начало — закладка фундамента. Для его возведения применяют разные способы. Самый быстрый способ, основанный на использовании свай, является надежным и долговечным. Сваи — это полностью готовые к монтажу изделия.

Самый надежный материал для изготовления свай — бетон или железобетон. Конструкции довольно объемные и тяжелые. Как их погрузить в грунт на нужную глубину, быстро и при этом не повредить их. Для этого используются разные методы.

Особенность разных способов установки свай в грунт, заключается в поэтапном ее проведении. Это гарантия завершения работ в намеченные сроки. Основных способов монтажа свай несколько, все методы различаются технологией используемого оборудования. Вот основные методы.

Ударный метод

Для установки ударным методом требуется:

  • сваебойные дизель-молоты;
  • свайные наголовники;
  • инструмент для измерения;
  • копровая установка.

Забивка этим способом, основана на воздействии ударной энергии, погружающей сваи в грунт. Погружение в почву, сопровождается ее вытеснением и уплотнением в разные стороны. Сила удара на сваи передается при помощи направляющих труб или штангового оборудования, в зависимости от используемого дизель-молота.

Роль молота в такой конструкции выполняет подвижной цилиндр, с помощью направляющих штанг совершающий движения вверх-вниз.

Под действием силы тяжести цилиндр падает вниз, в нижней точке происходит сгорание топлива, под действием энергии усиливающей мощность удара, цилиндр поднимается. Поднятый в верхнюю точку, цилиндр готов для нового ударного цикла.

Необходимое количество серий повторяют до полной забивки сваи в грунт. Это штанговый метод, но есть и трубчатый.

Работа дизель-молотов трубчатого типа, отличается от штанговых своей конструкцией. Цилиндр относительно неподвижен, а подвижной частью является поршень. Специальное устройство шабот присоединено к свае. В момент движения поршня подается топливо, которое при сгорании передает энергию шаботу, погружающему сваю в грунт.

Молот оснащается наголовником, который фиксирует сваю, предохраняет и защищает ее от разрушения при ударах молота, в процессе работы. Он помогает распределить силу удара по всей площади сваи. Размеры наголовника должны совпадать по размерам и форме самой свае.

Поднятие и установку свай производят при помощи копра. Копер представляет машину при помощи, которой осуществляют подъем сваи в вертикальное положение. Свая выравнивается и устанавливается вместо забивки в рабочее положение. Копровые установки делятся на самоходные и несамоходные.

К самоходным копровым установкам относятся машины, выпускаемые на базе крановых установок большой грузоподъемности. Есть установки, смонтированные на гусеничных тракторах.

Основным рабочим органом копра является стрела или мачта, именно она помогает центровать и установить сваю в нужное место.

Перед забивкой сваю устанавливают в грунт, выравнивают. Процесс забивки начинают с малой высоты, удары наносят в небольшом темпе, погружая сваю на небольшую глубину.

Продолжая контролировать положение сваи. После частичного погружения сваи, частоту ударов молота увеличивают. Прекращают работу молота, когда погружение в грунт больше не происходит.

Переходят к монтажу следующей сваи, таким же образом.

Такой способ очень эффективен для устройства фундамента большой площади, ввиду его высокой скорости. Ударный метод помогает экономить не только время, но и снижает затраты.

Метод вдавливания

Очень популярный способ монтажа свай в любой плотный грунт. Он основан на использовании статического вдавливания свай, выполняемое с использованием сложного и тяжелого оборудования, крановой техники.

Для его применения необходимо:

  • сваевдавливающая установка;
  • кран большой грузоподъемности;
  • измерительный инструмент.

Перед работами сваю загружают в аппарат, выверяют ее положение и фиксируют зажатием. После периода подготовки переходят к погружению в грунт.

Первоначально свая погружается на глубину не более 1 метра, по размеру гидродомкрата установленного на установке. Разжимается механизм и на холостом ходу поднимается в верхнее положение.

Опять фиксируется свая, и процедура повторяется до полного погружения.

Процесс останавливают при прекращении опускания сваи в грунт. Извлекают сваю на расстояние соответствующее ее ширине, затем опускают с помощью установки в грунт. Процесс вдавливания продолжают на максимальной мощности. Процесс повторяют до погружения сваю на необходимую глубину.

Метод вдавливание не нуждается в выравнивании места производства работ. Перед погружением изучение типа грунта не требуется. Этот метод обеспечивает быструю забивку, надежность установки и большую глубину погружения. Прочность фундамента устанавливается в течение 28 суток.

Метод вдавливания позволяет намного уплотнить грунт вокруг свай, уменьшает их необходимое количество. Но у вдавливания есть свои недостатки. Большие габариты установки позволяют их использовать на территории свыше 500 квадратных метров. Не меньшую сложность представляет и транспортировка оборудования к месту работ, что увеличивает затраты.

Вибрационный метод

Еще один способ забивки свай, которым иногда пользуются — вибрационный. Для него необходимо оборудование:

  • установка для погружения свай;
  • вибромолоты;
  • подрессорная пригрузка;
  • вибропогружающий механизм.

Отличительная черта метода — его быстрота по сравнению с другими методами. Метод позволяет частично уплотнить грунт. Для работ применяют вибропогружатели, это машины электромеханического действия, создающие вибрацию.

Центробежные силы, создающиеся по горизонтали, компенсируют друг друга, вертикальные наоборот складываются. Такие колебания и приводят к разрушению грунта в процессе погружения. Вибропогружатели подвешивают к мачте вибропогружающей установки, соединяя со сваей при помощи наголовника.

При работе вибрации создают дисбаланс, проявляющийся в возникновении центробежных сил. Происходит разрушение структуры грунта и его деформация.

Использование метода применимо лишь для грунтов с большой насыщенностью водой. При сухой почве для погружения свай используют вибромолоты. Конструкции молотов пружинного типа, одновременно при совершении ударов создают дисбаланс вращением валов. В случае если в ходе работы плотность грунта возрастает, благодаря функции самонастройки сила ударов и вибрация повышается.

Подведение итогов

Приведенные методы являются основными при установке свай для фундамента, они и широко применяются в современном строительстве.

У всех есть свои достоинства и определенная область применения, но ряд методов имеет и свои недостатки. Каждый метод можно использовать, и подходит к разным условиям работ, но все справляются со своим назначением.

Методы являются промышленными и дорогостоящими, не предусмотренными для самостоятельного применения.

Работа с оборудованием требует специальной подготовки и высокий уровень квалификации.

Для установки свай такими методами лучше приглашать специалистов.

Источник: https://AzbukaStroitelstva.ru/stroitelstvo/fundament/sposoby-pogruzheniya-svaj-v-grunt.html

Технология устройства свай

1. Вид продукции. Погруженный в грунт элемент заданной несущей способности. Погружение ведется серией вертикальных ударов по голове сваи.

2. Состав процесса. Доставка свай на объект; установка свай на погружающий агрегат; погружение свай в грунт до проектного «отказа».

3. Вход в процесс. Приняты предыдущие работы (площадка), погружены и испытаны пробные сваи (для определения фактической длины сваи и времени ее погружения).

Испытания проводят на полностью подготовленной площадке или на отметке дна проектного котлована до начала массового изготовления (или завоза) свай. При динамических испытаниях свая проектных размеров погружается ударами молота до расчетного «отказа».

При статических испытаниях проектная свая нагружается реальной вертикальной нагрузкой (грузами). При положительных результатах испытаний дается заявка на изготовление проектных свай в заданном количестве (на объект).

При отрицательных результатах проектанты изменяют длину или сечение сваи и проводят новые испытания.

4. Материалы. Сваи железобетонные заводского изготовления. Сечение свай – квадратное, 300×300 мм. Используются также трубчатые сваи диаметром 400–800 мм. Длина свай составляет на объектах ПГС 5–16 м. При этом сваи длиной 12–16 м могут быть составными из двух элементов, соединяемыми в процессе погружения рабочими стыками (рис. 3.4).

Рис. 3.4. Стыки составных свай: а – на сварке; б – на болтах; в – на клиньях; г – стаканный; д – на шпонке; е – на вкладыше в трубчатую сваю; ж – на сварке трубчатых свай

При возведении опор мостов используются трубчатые сваи-оболочки диаметром 1200–6000 мм. Из отдельных секций длиной 6,0 м в процессе погружения составляется свая длиной 20,0–40,0 м.

Сваи деревянные могут использоваться лишь ниже уровня грунтовых вод (в воде дерево не гниет). На таких сваях из лиственницы построено большинство старых зданий в Санкт-Петербурге, включая соборы и дворцы. В настоящее время при строительстве промышленных и гражданских сооружений (ПГС) деревянные сваи практически не применяются.

Стальные сваи – шпунт. Стальные пластины специального профиля, шириной 200–400 мм и длиной 6–12 м. Служат для устройства подпорных стен, крепления стенок глубоких котлованов (стр. 31, рис. 2.4).

4.1. Техника. Для погружения свай в грунт используется сваепогружающая установка (СПУ). СПУ представляет комплект двух агрегатов – копра и погружателя.

Копер включает (рис. 3.5):

— базовую машину (1) – трактор, экскаватор, автомобиль, мобильный мост; — направляющую стрелу – для удержания свай в нужном положении;     для навески погружающего механизма (погружателя – 3);

— вспомогательное оборудование – лебедки для подъема сваи и погружателя; системы наведения стрелы на точку; стальные сварные или литые наголовники с набором амортизирующих прокладок (твердые породы дерева, армированная резина) (рис. 3.6).

Рис. 3.5. Сваепогружающие установки: a – на базе трактора СПУ–49; б – мостовая рельсовая установка КМ–8; в – на базе автомобиля  КО–8; г – на базе экскаватора КН–16; 1 – базовая машина; 2 – направляющая стрела; 3 – погружатель (молот); 4 – свая
Рис. 3.6. Сваепогружающая установка (СПУ) на базе экскаватора
Читайте также:  9 идей поделок из дерева для дачи и сада своими руками + фото

Системы наведения обеспечивают: постановку сваи на точку; выверку по вертикали; коррекцию положения сваи в процессе погружения. Они обеспечивают:

— наклон стрелы на определенный угол в двух плоскостях;
— поступательное перемещение стрелы «влево–вправо», «вперед–назад».

Следует отметить, что не все копры имеют полный набор этих движений, большинство имеют лишь движения наклона стрелы, что осложняет наведение и снижает точность погружения свай.

Погружатель – механизм, который силовым импульсом внедряет сваю в грунт (рис. 3.8, 3.9). Он определяет вид технологии.

Рациональные области применения различных копров:

— тракторные установки – погружение свай длиной 5–12 м при рядовом расположении свай (трактор перемещается вдоль ряда), производительность 20–30 шт/смену;

— экскаваторные (или на базе стреловых кранов) – погружение свай длиной 6–16 м при кустовом расположении свай в фундаментах под колонны; с одной стоянки поворотом стрелы погружает все сваи в одном кусте и переходит к другому кусту свай. Производительность 15–25 шт/смену;

— мостовые СПУ (рельсовые или гусеничные) в комплекте с молотом – погружение свай длиной 5–10 м при рядовом расположении свай или полем (рис. 3.7). Имеют высокую производительность 40–70 свай в смену.

На небольшие расстояния (от дома на дом) могут перемещаться своим ходом. Однако из-за больших начальных затрат такие установки эффективны лишь при больших объемах работ (более 1500 свай).

Применяются при квартальной застройке городских микрорайонов.

Рис. 3.7. Мостовая установка: а – доставка и постановка на рельсы; б – подъем направляющей стрелы; в – рабочее положение
Рис. 3.8. Работа штангового дизель-молота: 1 – свая; 2 – неподвижная часть (поршень); 3 – камера сгорания; 4 – подвижная часть (цилиндр); 5 – направляющие штанги; 6 – начало сжатия в камере сгорания

В качестве погружателей используются молоты, которые различаются по роду привода: молоты внутреннего сгорания (дизельные), паровоздушные и механические (подвесные). Паровоздушные молоты бывают одиночного и двойного действия.

В молотах одиночного действия сила пара или сжатого воздуха используется лишь для подъема ударной части, а рабочий ход осуществляется при ее падении на сваю. В молотах двойного действия энергия пара или сжатого воздуха используется для увеличения силы удара.

Управление работой молотов бывает ручным, полуавтоматическим и автоматическим.

Основной параметр молота – масса ударной части, которая в зависимости от рода грунта определяет максимально возможную длину погружаемой сваи.

Дизельный молот штангового типа (рис. 3.8, а) включает: шабот с поршнем (2), направляющие штанги (5), ударную часть с цилиндром (4) и поршневого блока, который заканчивается шарнирной опорой, состоящей из сферической пяты и наголовника.

Назначение шарнирной опоры – обеспечить центральный удар по свае при незначительном нарушении соосности молота и сваи. Для запуска дизель-молота ударная часть с помощью захвата-кошки поднимается лебедкой копра в крайнее верхнее положение (рис. 3.8, а).

После этого захват освобождает ударную часть и при ее падении в цилиндре образуется сжатый воздух, в результате чего температура его сильно повышается. В это время насос плунжерного типа подает топливо в цилиндр и происходит воспламенение смеси (рис. 3.8, б).

Образовавшиеся при сгорании газы отбрасывают цилиндр в исходное положение (рис. 3.8, в), и в дальнейшем молот работает автоматически до момента прекращения подачи топлива. Высоту подъема ударной части регулируют подачей топлива в цилиндр.

Для погружения свай применяют дизель-молоты с массой ударной части 600, 1200, 1800 и 2500 кг и числом ударов в минуту 50–100. Высота подъема ударной части молота 1,0–2,6 м.

Достоинство дизель-молотов по сравнению с паровоздушными состоит в том, что они более мобильны и не требуют для своей работы громоздких паровых котлов или мощных компрессоров.

Недостаток штанговых дизель-молотов проявляется при забивке свай в слабые грунты, когда невозможно обеспечить автоматическую его работу, так как при этом в камере сгорания не образуется высокая степень сжатия воздуха, необходимая для воспламенения топливной смеси.

В трубчатом дизель-молоте (рис. 3.9) (с массой части соответственно 1200, 1800 и 2500 кг) неподвижным является цилиндр (2), а ударной частью служит тяжелый подвижный поршень (4).

Цилиндр внизу заканчивается неподвижным шаботом, передающим удар свае через упругую прокладку. Плунжерный насос подает топливо в цилиндр. Отработанные газы выходят в атмосферу через патрубок.

Принцип работы трубчатого дизель-молота такой же, как и штангового. 

Рис. 3.9. Работа трубчатого дизель-молота: а – рабочий удар, взрыв топлива; б – ударная часть подброшена взрывом; в – падение ударной части с высоты h; 1 – свая; 2 – неподвижная часть (цилиндр); 3 – камера сгорания; 4 – подвижная часть (поршень)

Трубчатые дизель-молоты более надежны в работе и обладают в 1,2–0,5 раза большей погружающей способностью, чем штанговые дизель-молоты.

Недостатком этих молотов является то, что они трудно запускаются при отрицательных температурах.

Механический молот применяют при небольших объемах работ. Он состоит из ударной части массой 1000–3000 кг и захватного устройства.

После того как лебедка, размещенная на копре, поднимает на необходимую высоту ударную часть молота, захватное устройство освобождает ее и при свободном падении производится удар по свае.

Механические молоты недороги, долговечны и имеют простую конструкцию. 

Недостаток их состоит в том, что они производят небольшое количество ударов – 3–4 в минуту, при постоянном закреплении каната к ударной части молота можно увеличить число ударов до 10–12 в минуту, но это приводит к интенсивному износу лебедки и копра.

В паровоздушном молоте двойного действия ударная часть при рабочем ходе находится под действием силы тяжести и давления пара или сжатого воздуха. Благодаря этому скорость движения ударной части значительно выше и количество ударов в минуту увеличилось до 20.

Достоинством этих молотов является их высокая погружающая способность (погружают сваи длиной до 20–25 м), а недостатком – громоздкое и тяжелое паросиловое оборудование. На объектах промышленного и гражданского строительства паровоздушные молоты двойного действия практически не применяются.

Состав процесса:

— Разбивка осей свайных рядов; — Разбивка и закрепление штырями свайных точек; — Постановка агрегата на точку и постановка на него сваи; — Наведение при помощи агрегата сваи на проектную точку; — Погружение с контролем вертикальности и замером отказа;

— При достижении сваей «отказа» погружение прекращается независимо от фактической глубины погружения сваи.

«Отказ» — величина погружения сваи от одного удара из серии в 10 ударов в мм (1,5–4,0 мм), при достижении которой полностью обеспечивается проектная несущая способность сваи.

Доставленные с завода сваи складируются на бровке котлована или раскладываются у места погружения (рис. 3.10).

Рис. 3.10. Схема организации работ:  а – при складировании свай в штабель; б – при раскладке свай у свайных точек: 1 – штабель; 2 – свайные точки; 3 – сваи; 4 – направление движения (ход) СПУ

Закрепление свайных точек в количестве, необходимом «на смену», производится стальными штырями диаметром 12–16 мм длиной 300–400 мм. Свая подтаскивается к копру канатом через рабочий блок (рис. 3.11, а) или через отводной блок (рис. 3.11, б) при расстояниях более 15,0 м.

Рис. 3.11. Схема работы СПУ: а – подтаскивание сваи из штабеля; б – подтаскивание сваи через отводной ролик; в – погружение сваи

После постановки сваи на СПУ, выверки в плане и по вертикали запускается молот. До глубины 1,5–3,0 м погружение ведется слабыми ударами молота при сбросе ударной части с половинной высоты. Затем погружение ведется при нормальной работе молота.

Непрерывно контролируется вертикальность сваи в двух направлениях.

Когда визуально будет заметно, что скорость погружения приближается к расчетному «отказу», устанавливаются приборы контроля – отказомеры, по которым и определяется величина фактического отказа сваи.

Рис. 3.12. Приспособление для определения величины отказа сваи: а – полоса бумаги с делениями на свае; б – отказомер

При погружении свай ведется «Журнал свайных работ», в котором все сваи должны быть пронумерованы в соответствии с рабочим чертежом. По каждой свае указываются: величина «отказа»; время погружения; глубина погружения, а также особые обстоятельства («отдых», трещины, излом, свая-дублер и т.п.).

После достижения «отказа» сваи СПУ переходит на следующую свайную точку. Недопогруженная часть сваи («попы») впоследствии срезается.

В ходе погружения свай нередко возникают случаи недостижения сваей расчетного «отказа» при погружении ее на полную длину. В этих случаях рекомендуются следующие действия:

• одна свая не получила «отказ», а следующие сваи дают «отказ». Погружение свай продолжают, а рядом с дефектной сваей погружается свая-дублер;

• 2–5 свай подряд не дают «отказа». В этом случае необходимо прекратить дальнейшее погружение свай. После «отдыха» свай (3–7 дней) производится контрольная добивка. Как правило, в глинистых грунтах проявляется явление «засасывания» сваи и обычно контрольная добивка дает значения менее расчетного «отказа»;

• после контрольной добивки группы свай не получено расчетного «отказа». Работы по погружению свай приостанавливаются, вызываются представители проектной организации для уточнения размеров свай (обычно увеличивается длина сваи).

Сдача свайного поля. При сдаче предъявляются:

— акты на погружение свай-дублеров; на замену типов свай; — акт погружения и испытания пробных свай; — исполнительная схема погруженных свай; — паспорта на сваи; — акты на устройство стыков (при составных сваях);

— журнал свайных работ (с указанием отказа каждой сваи).

Срезка голов свай. Для устройства ростверка необходимо обеспечить проектную отметку верха свай. Это обеспечивается срезкой голов свай на необходимую величину. Процесс срезки достаточно трудоемкий. Сложность заключается в том, что необходимо срезать два различных материала: камень (бетон) и сталь (арматуру), для чего требуются разные технологии и режущие инструменты.

В настоящее время срезка голов свай выполняется в основном вручную с помощью пневматических и электрических молотков. Для уменьшения объема скола бетона (рис. 3.13) используется стальная обжимная рамка. Арматурные стержни режутся огневым способом или отрезными машинами.

Рис. 3.13. Срезка голов свай с помощью инвентарной рамки: 1 — свая; 2 — излишний бетон; 3 — газорезка; 4 — арматура свай; 5 — отбойный молоток; 6 – инвентарная рамка

Ограниченно применяются механические способы срезки голов свай:

– силовое скалывание гидродомкратами (рис. 3.14, а, б); – срезание дисковой пилой;

– излом головы сваи специальным оборудованием на базе трактора (рис. 3.14, в).

Рис. 3.14. Механическое срезание свай: а – клещи для квадратных свай; б – клещи для круглых свай; в – механизм для излома свай

В настоящее время разрабатываются также термические, взрывные, криогенные технологии срезки голов свай.

Достоинства технологии ударного погружения свай:

— высокая производительность; — погружение свай практически в любые виды грунтов;

— значительное повышение несущей способности сваи (на 15–30 %) за счет уплотнения грунта под острием.

Недостатки:

— динамическое воздействие на сваю (должен быть запас прочности);
— большие динамические воздействия на здания и сооружения, расположенные рядом.

При наличии рядом со строительной площадкой ветхих или аварийных зданий данная технология неприемлема.

Источник: Технология строительных процессов. Снарский В.И.

Источник: http://build.novosibdom.ru/book/export/html/391

Ссылка на основную публикацию