Бурозабивные сваи, технология устройства бурозабивных свай
Бурозабивные сваи, как следует из названия, это сваи, которые забивают в грунт сваебойными механизмами. При устройстве бурозабивных свай бурение скважины ведется под защитой бетонитового раствора. Затем в скважину погружается арматурный каркас, после чего скважина заполняется смесью.
Для установки бурозабивных свай иногда применяют лидерное бурение скважин. В зависимости от геологических свойств возводимого объекта варьируется диаметр скважин. Бурение производится шнековым буровым инструментом, после чего свая забивается до проектной отметки.
Для забивки – основного способа погружения готовых свай – используют специальные установки, оборудованные паровоздушными, механическими и дизельными механизмами. В последнее время в массовом строительстве вместо паровоздушных и механических молотов в копрах применяют гидравлические и вибрационные дизель-молоты. Они гораздо проще в эксплуатации, да и производительность у них намного больше.
Ранее выпускавшиеся копры были на пневмо- и рельсовом ходу, сейчас же такие модели заменяются установками на гусеничном ходу. Такие копровые установки маневреннее и обладают большей проходимостью. Для погружения свай кроме специальных копровых установок используют экскаваторы. Эти универсальные машины оборудуются подвешенной мачтой. На стандартную крановую стрелу устанавливается направляющая, и за счет этого через короткий промежуток времени экскаватор готов выполнить функции сваебойной машины.
Технология устройства бурозабивных свай
Бурозабивные сваи доставляют на рабочую площадку в готовом виде. Ударный метод погружения основан на воздействии ударной нагрузки. Под действием удара нижняя заостренная часть сваи внедряется в грунт. Частицы грунта смещаются в сторону, наверх и вниз. В результате погружения вытесняется объем грунта, равный объему погруженной части сваи. Небольшая часть грунта остается на дневной поверхности, а значительная ее часть смешивается с окружающим и основательно уплотняет грунтовое основание. Стандартная зона уплотнения составляет два-три диаметра сваи.
Устройство бурозабивных свай требует определенной подготовки. Во время подготовительных работ планируется и расчищается рабочая площадка, оборудуется освещение, происходит разбивка свай, доставляется требуемое оборудование, доставляются и складируются сваи, организуется устройство обносок и путей, по которым будут передвигаться копры.
В процессе погружения сваю подтягивают и поднимают, одновременно заводят ее головную часть в гнездо наголовника, которое расположено в нижней части молота. После этого сваю устанавливают в направляющих в предполагаемом месте забивки. Вначале забивка производится легкими ударами, затем сила удара постепенно увеличивается до максимально возможной.
В случае отклонения сваи от вертикали больше, чем на один процент, свая выправляется стяжками или подпорками. Если не удается исправить положение, свая извлекается и забивается вновь. После окончания процесса копровая установка передвигается и, по заданной отметке, верх железобетонной сваи срубают при помощи отбойного молотка, арматура срезается газовой резкой. Затем обнажившаяся арматура сваривается с арматурой ростверка.
Вначале осуществляется пробная забивка свай, по ее результатам корректируется схема забивки и проект устройства свайных работ.
Для повышения ударной прочности железобетонные сваи необходимо подвергнуть предварительному напряжению. Перед тем, как забивать, сваи пропитываются составом на нефтебитумной основе. Шпунтовые ограждения и металлические сваи обрабатываются антикоррозийной обмазкой.
Забивка бурозабивных конструкций ведется до указанного в проекте отказа. Отказом называется глубина, на которую погружается свая после одного удара. Измеряют его с точностью до одного миллиметра. Так как в конце забивки осадку измерить сложно, отказ определяется как среднее значение после серии ударов – и называется залогом.
При устройстве бурозабивных свай паровоздушными молотами одиночного действия и дизель-молотами залог принимают равным десяти ударам, при погружении свай вибропогружателями и молотами двойного действия, за величину залога принимается число, равное количеству ударов за одну минуту забивки.
Преимущества свай бурозабивного типа
- сокращение сроков строительства, так как после устройства свай не нужно ожидать, пока бетон наберет проектную прочность;
- возможность применения в условиях вечной мерзлоты;
- относительно низкая стоимость работ и динамических испытаний.
Благодаря своим высоким прочностным характеристикам бурозабивные сваи применяют в пластичномерзлых грунтах Крайнего севера. Для их устройства бурение скважин производится механическим способом. Диаметр скважин меньше минимального сечения сваи на один – два сантиметра. Забивают сваи любым способом на глубину, равную глубине пробуренной скважины.
Бурозабивные сваи, буронабивные сваи или буроинъекционные сваи могут быть выполнены как с внутренними полостями, так и цельной конструкцией. Стоимость свай с внутренними полостями, естественно, дешевле цельных из-за уменьшения расходного количества материала. Однако прочностные характеристики полых конструкций остаются на должном уровне, что позволяет использовать их для возведения бурозабивных фундаментов. Технология устройства свай не отличается от устройства цельных бурозабивных изделий.
Для укрепления водоемов и сооружения подпорных стен традиционно используются конструкции прямоугольного сечения, как сплошные, так и полые. Для забивки в слабые грунты используют полые или цельные бурозабивные сваи круглого сечения. Они производятся как с открытыми, так и закрытыми концами.
drilling-msk.ru
8 способов (методов) погружения свай в грунт
Даже самый отдаленный от темы строительства человек понимает, что основой любого здания является фундамент, и осознает, что от его надежности и правильности исполнения зависит долговечность и прочность постройки. Когда речь идет о строительстве больших домов и ответственных объектов, выбирают обычно свайный фундамент. Его можно использовать на любых типах грунта, он обеспечивает постройке максимальную надежность, да и на монтаж такого фундамента времени уходит меньше, чем на возведение ленточного или любого другого типа основания. Для свайного фундамента используются разные типы свай и разные способы их погружения. Выбор зависит от типа грунта, расположения рядом других объектов, характера строения, длины свай и массы других факторов. Разберемся, какие способы погружения свай в грунт существуют, и когда лучше применять тот или иной метод.
Для начала несколько слов о 
Погружение свай в грунт производят различными методами:
- ударный;
- вибрационный;
- вдавливание;
- завинчивание.
Комбинирование некоторых из этих способов позволяет говорить о нескольких смешанных методах погружения свай:
- виброударный;
- вибровдавливание;
- погружение с подмывом грунта;
- погружение с использование электроосмоса.
Разберемся с основными тонкостями каждого метода.
1. №1. Ударный способ погружения свай
Ударный метод предполагает передачу свае поступательной энергии, благодаря которой она погружается в толщу грунта, вытесняя его часть наружу или уплотняя его. Для этого используют сложные и тяжелые механизмы – ударные самоходные или рельсовые установки. Для их передвижения по строительной площадке необходима ровная поверхность, поэтому предварительно территорию необходимо выровнять. Свая удерживается в вертикальном положении благодаря копрам, своеобразным стрелам.
На первых этапах погружение осуществляется медленно, чтобы можно было контролировать правильный угол наклона. На саму сваю воздействует штанговый или трубчатый молот. При одинаковом весе трубчатый молот имеет в 2-3 раза более высокую силу удара, чем штанговый. Чтобы сваебойное оборудование не разрушило сваю, применяется специальный наголовник. Погружение продолжается до тех пор, пока свая не достигнет проектной глубины.
К главным преимуществам метода относят:
- возможность проведения работ на любом типе грунта;
- высокая скорость и производительность монтажных работ;
- повышение несущих свойств фундамента, так как сваи, погружаясь в грунт, уплотняют его в зоне на 2-3 диаметра вокруг себя;
- работы можно проводить практически в любую погоду.
2. №2. Вибрационный способ погружения свай
Благодаря вибрации, которая передается на сваю специальным оборудованием, значительно снижается сила трения и сопротивление грунта. Именно поэтому для погружения сваи на проектную глубину зачастую потребуется гораздо меньше усилий, чем при забивке. Нельзя забывать, что при вибрировании так же, как и при ударном способе, осуществляется уплотнение грунта примерно на 1,5-3 диаметра сваи (все зависит от типа грунта), так что можно говорить о появлении дополнительных несущих способностей.
Данный способ предусматривает использование вибропогружателей. Такие установки через наголовник передают на сваю механические вибрации определенной частоты. Благодаря подобному влиянию грунт становится как бы плывучим, и свая начинает погружаться под действием собственного веса. Если речь идет о длинных тяжелых сваях, то используют низкие частоты, для легких небольших свай больше подойдут высокие частоты (более 1500 колебаний в минуту).
Процесс погружения начинается с установки вибропогружателя в исходное положение, крепления сваи и ее выравнивания по вертикали. Перед началом работ рекомендуется выполнить пробное включение, чтобы убедиться в отсутствии отклонений от вертикали. Подобное оборудование стоит дорого, да и управлять им должны квалифицированные специалисты: цена на вибропогружатель, точнее стоимость его использования, будет ниже, если воспользоваться услугами аренды. В Москве и по всей России аренду таких установок предлагает ГК «Буровые Технологии»: в стоимость включены услуги опытного оператора.
Вибрационный метод погружения свай рекомендуют использовать в следующих случаях:
- песчаные и водонасыщение грунты. Сваи-оболочки, металлический шпунт и железобетонные сваи в этом случае погружаются со скоростью 3,5-7 м/мин;
- на маловлажных и плотных грунтах способ также применим, но для этого придется предварительно пробурить скважину;
- при погружении в глинистые и тяжелые суглинистые грунты за 15-30 см до достижения проектной глубины лучше переходить на ударный способ.
Учтите, что в условиях плотной городской застройки, вибрация должна использоваться только лишь в нерезонансных режимах. Желательно, чтобы частота колебаний была не выше 40-50 Гц.
3. №3. Виброударный способ
Как следует из названия, этот метод предполагает комбинирование вибрационной и ударной нагрузки. На сваю одновременно воздействуют и колебания, и удары, что позволяет ей быстро и относительно легко входить в почву. Такой способ используют на плотных грунтах, где иной метод окажется нерезультативным.
Установка, которая осуществляет виброударное погружение, имеет две рамы: на одной располагается электрогенераторный ударный аппарат, на второй – стрела с вибропогружателем. Вибропогружатель соединяется со сваей при помощи наголовника, далее происходит позиционирование сваи и запуск механизма. Подобным способом можно погружать сваи длиной до 6 м.
4. №4. Вибровдавливание свай
Этот способ комбинирует ударный, вибрационный способ и метод вдавливания. На сваю воздействуют сразу три силы. Установка, которой производят работы, состоит из электрогенератора (работает от тракторного или экскаваторного двигателя), двухбарабанной лебедки, направляющей стрелы с вибропогружателем и блоков, через которые к вибропогружателю подходит вдавливающий канат от лебедки.
В обозначенном месте вибропогружатель поднимает сваю и устанавливает ее на ту точку, где будет происходить погружение. Свая защищается наголовником. При включении установки свая начинает погружение под действием вибрации, собственным весом, массы вибропогружателя, массы трактора или другой техники, ударной нагрузки. Удобно, что для установки не надо готовить пути перемещения. Способ подходит для работы со сваями длиной до 6 м.
5. №5. Погружение свай вдавливанием
Метод вдавливания используется на особо твердых и плотных грунтах (за исключением скальных пород) для погружения свай сплошного и трубчатого сечения небольшой длины (3-5 м). В основе метода – воздействие на сваю статической нагрузки. При работах используется спецтехника, которая занимает достаточно места, поэтому реализация способа возможна только на участках, где в распоряжении есть хотя бы 500 м2 площади.
Сначала сваю в вертикальном положении размещают в направляющей стреле установки, а свайный ствол фиксируют зажимами. Свая углубляется на метр, после чего на ее голову опускают оголовник, который и будет передавать давление на сваю через систему блоков от базовой машины (экскаватор, трактор). Это давление заставляет сваю постепенно погружаться в грунт. Если свая не может достичь необходимой глубины, с помощью оборудования ее немного приподнимают, снова опускают и продолжают вдавливание.
6. №6. Погружение свай завинчиванием
Метод используются для винтовых свай. Они состоят из двух частей: стальной наконечник с прилегающими к нему лопастями (обеспечивает легкое вхождение в грунт) и сам ствол сваи из стали или железобетона. Завинчивание используют при строительстве мостов, линий ЛЭП и прочих объектов с большой нагрузкой. Оптимально способ подходит для применения на неплотных или подтапливаемых грунтах, может использоваться в условиях любого климата. Винтовые сваи можно вкручивать даже в зонах с плотной застройкой.
Завинчивание происходит благодаря специальному оборудованию, которое устанавливается на раму автотягача. На приводе установки сваю крепят в инвентарной оболочке (не с помощью оголовника). Крутящий момент от оборудования благодаря трансмиссии переходит на сваю, она начинает вращаться и заглубляться в грунт. Если грунт слишком плотный, то допускается небольшое поднятие сваи и повторный запуск механизма. После того, как требуемая глубина достигнута, свая разжимается.
7. №7. Погружение свай методом подмыва грунта
Метод подмыва грунта используется на сыпучих и рыхлых грунтах (песчаные и супесчаные грунты) для установки свай большого диаметра и длины. Не допускается использовать метод на просадочных грунтах и при угрозе просадки близлежащих зданий. Способ основывается на смачивании грунта и последующем снижении силы трения, благодаря чему свая легко входит в грунт под действием собственной массы и массы молота, установленного на нее.
В наконечник или боковые стенки сваи встраиваются трубки, по которым подается вода под высоким напором (около 0,5 МПа). Под воздействием воды грунт становится более мягким, податливым, рыхлым и вымывается. Этот принцип нам знаком еще из песочницы. Сопротивление грунта свае снижается, вода также размывает прилегающие стенкам сваи слои грунта, снижая силу трения. Трубки подачи воды имеют диаметр 38-62 мм. Боковой подмыв (обеспечивается 2 или 4 трубками по бокам сваи, на 30-40 см выше острия) более эффективно снижает силу трения стенок сваи по сравнению с центральным подмывом (обеспечивается одно- или многоструйным наконечником по центру сваи).
Понятно, что о высокой несущей способности в этом случае речь не идет, поэтому часто способ подмыва комбинируют с ударным способом. В этом случае снижаются расходы и повышается надежность обустраиваемого фундамента.
8. №8. Метод электроосмоса при погружении свай
Метод электроосмоса нельзя считать самостоятельным – это, скорее, способ упрощения процесса погружения сваи. Хорошо подходит для плотных и водонасыщенных глинистых грунтов и суглинков. Суть метода заключается в соединении двух свай в электрическую сеть. Уже погруженная свая играет роль анода, а еще не забитая – катода. При включении тока грунт около анода теряет влагу – она переходит в зону около катода. В более влажный грунт, как известно, погрузить сваю намного проще. Погружение осуществляется ударным методом либо вдавливанием.
После того, как в сети пропадет ток, свойства грунта будут восстановлены в короткий срок, так что переживать по поводу несущей способности такого фундамента не стоит.
9. Буранабивной метод погружения свай
Оговоримся сразу, буранаибивной метод лишь косвенно относится к способам погружения свай, ведь в этом случае сваи создают сразу на участке, но коротко опишем и его. Сваи создают путем сооружения в заранее подготовленной скважине каркаса из арматуры, который потом заливается бетоном. Скважина создается с помощью ударного или вращательного бура.
Буронабивные сваи создаются одним из следующих способов:
- обсадными трубами. В скважину устанавливается труба, которая защищает стенки от обваливания. Затем создается арматурный каркас и заливается подготовленный бетон. Сама труба может остаться в скважине или быть демонтированной. Естественно, в этих двух случаях необходимы разные трубы;
- без обсадных труб. Бетонный раствор начинается вливаться в скважину по ходу ее бурения. Он укрепляет стенки и играет роль обсадной трубы. Далее в бетон помещается каркас из арматуры. Для более равномерного распределения бетона используют специальную трубу для заливки, с вибратором на конце.
Напоследок отметим, что сама схема погружения и последующего расположения свай также имеет большое значение:
- рядовая схема предполагает равномерно удаленное расположение свай относительно друг друга. Подходит для песчаных и гравийных грунтов, не используется на плотных почвах, проста в реализации;
- спиральная схема предполагает расположение свай от центра фундамента к его периметру по спирали. В этом случае можно говорить о максимально равномерном распределении нагрузки и снижении вероятности усадок;
- секционная схема предполагает установку двух опор в одном ряду, последующий пропуск одного ряда и вновь установку двух опор. Так проходится все свайное поле, после чего в пропущенные ряды устанавливаются сваи. Вариант подходит для участков с плотным грунтом.
Сооружение фундамента – очень ответственный процесс, к которому необходимо подходить с пониманием особенностей почвы, специфики возводимого здания и рядом расчетов. Метод погружения вместе с другими факторами влияет на надежность фундамента, так что к его выбору необходимо относиться серьезно.
Метки:строительство
stroitelstvo21.ru
Особенности производства работ при погружении сваи в вечномерзлые грунты
При буроопускном способе погружения свай в вечномерзлые грунты сваи погружаются в предварительно пробуренные скважины, диаметр которых должен превышать (на 5 см и более) наибольший размер поперечного сечения сваи, с заполнением скважины грунтовым раствором.
При средней температуре грунтов выше -0,5 °С погружение буроопускных свай следует осуществлять при искусственном охлаждении грунтов.
Для круглых свай диаметром от 60 см и выше диаметр скважины должен быть на 10 см больше диаметра сваи.
Недобур скважины по сравнению с проектной глубиной допускается не более 5 см при монолитном и 3 см при сборном ростверке.
Для заполнения пазух между стенками скважины и сваей следует применять песчано-глинистые, песчано-известковые, песчано-зольные и другие грунтовые растворы (см. табл. 8), а также спецрастворы (например, песчано-цементный), заливаемые в скважину перед погружением сваи. Заполнение пазух песчаным раствором должно выполняться после погружения свай с обязательным вибрированием. Состав раствора, его температура и качество подбираются и контролируются строительной лабораторией.
Температура раствора, заливаемого в скважину в теплое время года, может соответствовать температуре наружного воздуха, но должна быть не ниже 5 °С. При отрицательных температурах наружного воздуха температура грунтового раствора при его укладке должна быть не менее 20-40 °С при осадке конуса 12-14 см (при подготовке раствора на строительной площадке осадка конуса допускается от 10 до 16 см).
Растворы для заполнения пазух, как правило, следует заливать перед погружением сваи. В тех случаях, когда в скважине имеется вода, которую трудно удалить, грунтовый раствор подается по бетонолитной трубе. Объем раствора назначают из расчета полного заполнения пазух между сваей и стенками скважин. Контролем качества заполнения пазух является отжатие раствора на поверхность при погружении свай.
Сваи следует погружать в скважины непосредственно после заливки раствора.
При длине свай более 12 м допускается заливка в скважину перед установкой сваи части раствора из расчета заполнения пазух на глубину 10 м от дна скважины. Остальную часть раствора следует доливать в пазухи после ее установки.
Таблица 8
#G0Наименование раствора | Состав на 1 мраствора | Рекомендуемые условия применения |
Песчано-известковый (основной) | 1. Песок воздушно-сухой средней крупности 820 л, известковое тесто объемным весом 1,4 г/см- 300 л, вода — 220-320 л. 2. Песок воздушно-сухой — 1750 кг, известковое молоко — 180 л, вода добавляется до получения требуемой осадки конуса | Во всех случаях, кроме высокотемпературных вечномерзлых грунтов |
Песчано-глинистый | 1. Глина молотая высушенная — 300 л, песок — 900 л, вода — 410 л. 2. Мелкий песок и глина в соотношении 5 1 — 10 1 при консистенции, соответствующей осадке конуса 10 — 16 см и влажности 0,35 — 0,5. 3. Раствор, приготовляемый на месте с использованием бурового шлама | При высокотемпературных вечномерзлых грунтах основания (Для предотвращения отстоя воды в скважинах применяют бентонитовую глину 1 — 2% или сухой цемент) Разрешается только в теплое время года. Рекомендации по составу раствора и разрешению на его применение даются строительной лабораторией на основании определения состава грунтов площадки |
Песчано-цементный (марка раствора 100 и выше) | Портландцемент М 300 — 450 кг, вода — 410 л, песок воздушно-сухой — 830 л. При устройстве висячих свай в вечномерзлых грунтах, используемых по принципу I, применение химических добавок, понижающих температуру замерзания, недопустимо. | При наличии погруженных на большую глубину неизвлекаемых обсадных труб при высокотемпературных вечномерзлых грунтах основания; при наличии грунтовых вод, талых прослоек. При наличии расчетного стыка в зоне действия изгибающего момента |
Сваи перед погружением следует очищать от намерзших к ее поверхности комьев грунта, льда и снега, жировых пятен.
В отдельных случаях, при достаточной ширине пазух, допускается устанавливать сваи на проектную отметку в сухую скважину с заполнением пазух раствором закачиванием его растворонасосом по шлангам.
Летом промежуток времени между подготовкой скважины а установкой сваи не должен превышать 4 ч. В зимнее время допускается заблаговременная проходка скважин при условии осуществления мероприятий по предохранению от попадания в скважины снега или воды, образования инея и наледей на стенках скважины и принятия, необходимых мер по технике безопасности.
Летом и осенью устье скважин при необходимости обсаживают на глубину, равную толщине оттаявшего слоя грунта.
Во всех случаях недопустимо замерзание попавшей в скважину воды перед установкой сваи. Образовавшийся в скважине лед должен быть удален перед установкой сваи.
В случае использования вечномерзлых грунтов в оттаивающей и в оттаявшем состоянии (принцип II) при погружении буроопускным способом свай-стоек, передающих нагрузку нижним концом на практически несжимаемые при оттаивании грунты, диаметр скважин должен превышать наибольший размер поперечного сечения сваи не менее чем на 15 см. При этом минимальное заглубление дна скважины под сваи-стойки в практически несжимаемые при оттаивании грунты определяется проектом, но должно быть не менее 0,5 м. Зазор между стенкой скважины и боковой поверхностью сваи-стойки в пределах заглубления ее в практически несжимаемые грунты заполняется раствором, определяемым проектом.
При опускном способе погружения свай в вечномерзлые грунты сваи погружаются в оттаянные зоны грунта, при этом диаметр зоны оттаивания должен быть не более 2b, где b — размер наибольшей стороны поперечного сечения сваи.
Примечание. Во всех случаях, когда в проекте предусмотрено погружение свай в вечномерзлые грунты опускным способом, рекомендуется для улучшения качества и повышения производительности свайных работ погружать сваи с проходкой скважин паровым вибролидером.
Оттаивать вечномерзлый грунт следует открытыми или закрытыми нагревателями с помощью пара, воды, электрического тока и др.
Рекомендуется применять нагреватели открытого типа, в которых источником тепла является пар, поступающий из наконечника нагревателя (паровая игла) непосредственно в грунт. Паровая игла представляет собой стальную трубу диаметром 19-25 мм с наконечником, имеющим выходные отверстия диаметром 3-8 мм.
Для ведения работ по оттаиванию скважин паром необходимо: подготовить следующее оборудование и материалы:
— паровой котел;
— магистральные и распределительные паропроводы; паровые иглы с наконечниками;
— распределительную гребенку со шлангами для подводки пара к иглам;
— инвентарные подмости для установки игл и поддерживания их в вертикальном положении.
Магистральный и распределительный паропроводы следует прокладывать на низких козлах или деревянных прокладках с уклоном в сторону котельной. Для удобства монтажа распределительный паропровод должен состоять из отдельных секций и присоединяться к магистральному паропроводу с установкой вентиля в месте присоединения. На магистральном паропроводе в местах присоединения распределительных линий ставятся заглушки. Обязательно устройство теплоизоляции труб магистральных и распределительных паропроводов.
При производстве работ необходимо следить за исправностью, паропроводов, своевременно ликвидировать утечки пара и не допускать выпуска конденсата пара в пределах застраиваемой территории.
Распределительная гребенка должна иметь одинаковый с распределительным паропроводом диаметр; к ней привариваются отводы для подключения паровых игл. На отводах распределенной гребенки устанавливаются вентили.
Перед распределительной гребенкой устанавливается манометр для регистрации давления пара, поступающего в паровые иглы. Паровые иглы соединяются с распределительной гребенкой посредством гибких шлангов высокого давления.
Для работы с паровыми иглами следует применять шланги (рукава, изготовленные из резинотканевых паропроводных рукавов для подачи насыщенного пара с температурой до 175°С, рассчитанные на рабочее давление пара до 0,8 МПа). Шланги должны быть работоспособны при температурах наружного воздуха от минус 50 до 50 °С.
Для фиксации правильного положения паровой иглы следует отрывать в местах установки игл лунки или применять шаблоны. Поверхностный слой из насыпных грунтов, если пробными попытками будет установлена невозможность проходки через него паровых игл, необходимо пробурить или пройти траншеей на всю глубину.
Оттаивание мерзлого грунта в месте погружения сваи должно производиться одной или несколькими одновременно действующими паровыми иглами. Число одновременно оттаиваемых скважин определяется с учетом того, что на одну паровую иглу необходимо иметь 4-5 мповерхности нагрева котла. Для эффективного оттаивания грунта на каждую иглу следует подавать не менее 300 кг пара в 1 ч.
Давление пара на распределительной гребенке следует устанавливать равным;
— 0,3-0,4 МПа для глинистых грунтов без крупнообломочного материала;
— 0,4-0,6 МПа для песчаных грунтов;
— 0,6- 0,8 МПа для песчаных грунтов;
— 0,6-0,8 МПа для песчаных грунтов с включением гравия и гальки.
В начале погружения иглы в грунт давление пара должно быть минимальным (0,3-0,4 МПа), а после погружения увеличивается до максимального (0,5-0,8 МПа).
При содержании в мерзлых грунтах гальки и гравия более 15% (до 20%), а также при небольших валунах рекомендуется применять утяжеленную паровую иглу, имеющую более толстые стенки и прочный наконечник.
При содержании крупнообломочного материала более 20% необходимо вначале в мерзлом грунте пробуривать скважину диаметром 100-150 мм и затем через эту скважину паровой иглой оттаивать грунт.
Глубина оттаянной скважины в глинистых грунтах должна быть равна проектной глубине погружения сваи.
В грунтах песчаных и содержащих крупнообломочный материал скважину следует оттаивать на глубину, превышающую проектную глубину погружения свай на 0,5-1 м в зависимости от толщины слоя крупнообломочного материала, валунов и песка, оседающих на дно скважины и располагающихся под нижним концом сваи. При этом необходимо учитывать, что грунт под наконечником иглы оттаивает еще на 0,3-0,5 м в песках и илах, на 0,2-0,3 м — в глине и на 0,1-0,2 м в щебенистых грунтах.
Длительность выдержки паровой иглы зависит от размеров оттаиваемой скважины и льдонасыщенности грунта.
Иглу выдерживают, как правило, последовательно на глубине 0,5 м в процессе погружения и далее через 0,5 м от поверхности земли в течение 10-20 мин на каждой отметке в зависимости от состава грунта.
В однородных глинистых грунтах рекомендуется быстро погружать паровую иглу до проектной глубины, а оттаивание грунта производить в процессе извлечения иглы из грунта с последовательной выдержкой ее на отметках, кратных 0,5 м.
Для того чтобы поперечные размеры скважины были равномерными, необходимо иглу дольше выдерживать на отметках, соответствующих залеганию более льдонасыщенных грунтов. Время выдерживания иглы следует назначать пропорционально влажности мерзлого грунта.
В грунтах песчаных или содержащих крупнообломочный материал погруженную на заданную глубину иглу, превышающую глубину погружения сваи на 0,5-1 м, следует выдерживать в течение 10-15 мин, чтобы в нижней части оттаиваемой скважины образовалось уширение диаметром, близким к заданному диаметру скважины.
Примечание. Хорошее качество скважин, не имеющих уширений вверху или внизу, с относительно ровными стенками может быть получено при следующей технологии оттаивания. Оттаивание начинают с центра скважины, а затем для ускорения оттаивания и выравнивания стенок иглу погружают в нескольких точках в пределах намеченного контура скважины. Количество дополнительных погружений и длительность выдержки иглы зависит от состава грунтов и размеров скважины (в песках до 4-5 погружений иглы, в глинистых грунтах — 5-7 погружений иглы, в торфах — 6-8 погружений иглы).
Скорость погружения и сроки выдерживания иглы на различных глубинах следует устанавливать в каждом конкретном случае пробным оттаиванием грунта и погружением сваи.
С целью облегчения погружения опускных свай в песчаные грунты рекомендуется после их оттаивания в процессе погружения сваи к нижней части скважины подавать воздух, который перемешивает и рыхлит оттаянный песок.
Для погружения сваи используются стреловые или башенные краны. Свая в оттаянный грунт резко опускается с высоты 2-3 м. Погружение свай в оттаянные песчаные грунты наиболее эффективно с помощью вибропогружателей.
Если по какой-либо причине свая опускается ниже проектной отметки, в скважину следует подсыпать щебень, и сваю до вмерзания поддерживать краном или закреплять в проектном положении.
Погружать сваи в предварительно оттаянный грунт зимой и весной следует не позже чем через сутки после окончания оттаивания; летом и осенью — не позже чем через 2 сут. При этом железобетонные сваи не допускается погружать ранее чем через 12 ч (летом) и 20 ч (зимой) после окончания оттаивания скважин.
Погружение свай в оттаянные скважины допускается также применять на площадках с температурой грунта от минус 1 до минус 1,5 °С при условии, что диаметр протаянной зоны назначается уменьшенным (равным диагонали поперечного сечения сваи), а сваи погружаются сваебойными машинами.
При бурозабивном способе погружения свай в вечномерзлые грунты сваи забиваются в предварительно пробуренные скважины-лидеры, диаметр которых менее (на 1-2 см) наименьшего размера поперечного сечения сваи.
Если бурозабивные сваи погружаются в зимнее и весеннее время, скважина на глубину 1,5-3 м должна иметь диаметр, превышающий диагональ поперечного сечения свай.
Перед погружением бурозабивной сваи скважину следует тщательно очистить от попавших в нее воды, грязи, льда и снега.
Типы сваебойных машин для погружения свай должны выбираться с учетом технико-экономических показателей в зависимости от мерзлотно-грунтовых условий строительной площадки, размеров и веса свай и намеченного способа погружения.
Во всех случаях следует применять сваебойные машины с весом ударной части, превышающим вес сваи с наголовником.
Стенки скважины во всех случаях должны быть ровными, в связи с чем бурение скважин производят только вращательным и паровибролидерным способами.
При бурозабивном способе погружения свай искусственное понижение температуры вечномерзлых грунтов основания допускается проводить только после погружения свай.
Способ бурения скважин под сваи выбирается с учетом мерзлотно-грунтовых условий строительной площадки и технологических показателей (табл. 9-11), технических возможностей строительной организации. В таблицах приводятся также условия для рационального применения способа подготовки скважин оттаиванием паром.
Контроль качества работ по устройству свайных фундаментов должен производиться на всех этапах, включая бурение скважин, и осуществляться производителем работ и представителями авторского надзора и заказчика.
В процессе выполнения работ по бурению скважин под сваи производителем работ должен вестись журнал, в котором фиксируется номер скважины, месяц, число и время ее бурения, диаметр рабочего инструмента, диаметр обсадной трубы и глубину ее погружения, отметки устья и дна скважины (проектная и фактическая), наличие или отсутствие в ней воды, а также краткая характеристика проходимых грунтов, определяемая по удаляемому из скважины буровому шламу. Записи в журнале должны производиться производителем работ, контролироваться и подписываться представителями авторского надзора и заказчика.
При бурении скважин под сваи-стойки дополнительно с проектной глубины скважины отбираются образцы грунта, которые маркируются и сохраняются до оформления акта приемки скважин.
Таблица 9
#G0Способ бурения | Мерзлотно-грунтовые условия для рационального применения способа подготовки скважин при | |||
температуре мерзлого грунта, °С | содержании включений на скважину | |||
песчаного | глинистого | крупнообломочных, % | валунов диаметром 100-250 мм | |
Ударно-канатный | Ниже — 0,5 | Ниже — 0,3 | 30-70, в том числе забуривание в скальные породы | Большое количество |
Вращательный: | ||||
резцово-шнековый | Без ограничений | Ниже — 0,2 | До 30 | 1-2 |
шарошечный | Без ограничений | Ниже — 0,2 | Свыше 30, в том числе чисто скальные породы | Большое количество |
Огневой термомеханический | Ниже -1 | Ниже — 0,5 | До 20 | 1-2 |
Паровибролидерный | Ниже — 0,5 | Ниже- 0,2 | До 30 | 2-4 |
Протаивание скважин паровой иглой | Ниже — 1,5 | Ниже — 1,0 | До 15 | 2-4 |
Таблица 10
#G0Способ бурения | Размеры скважин, м | Скорость бурения скважин диаметром 0,4-0,5 м, м/ч, в грунтах | |||
глубина | диаметр | песчаных без включений | глинистых без включений | песчаных и глинистых с крупнообломочными включениями | |
Ударно-канатный | Более 100 | До 0,9 | 2,5-3,5 | 1,5-2 | 1-1,5 |
Вращательный: | |||||
резцово-шнековый | 8-20 | До 0,65 | До 15 | До 10 | До 5 |
шарошечный | До 15 | До 0,5 | До 15 | До 12 | До 10 |
Огневой термомеханический | До 12 | До 0,5 | До 8 | До 10 | До 4 |
Паровибролидерный | До 10 | До 0,5 | 30-40 | 20-30 | 20 |
Протаивание скважин паровыми иглами | До 10 | До 0,8 | До 20 | 8-12 | 8-16 |
Таблица 11
#G0 | Продолжительность вмерзания свай, сутки, при способах нагружения свай | ||||||||
Способ бурения | буроопускной | бурозабивной | |||||||
Среднегодовая температура грунтов, °С | |||||||||
-0,5 | -1 | -1,5 | -3 | -0,5 | -1 | -1,5 | -3 | ||
Ударно-канатный | 50-70 | 50-40 | 15-25 | 6-12 | — | — | — | — | |
Вращательный | 30-45 | 15-25 | 8-12 | 4-5 | 2-3 | 1-2 | — | — | |
Огневой термомеханический | — | 120-140 | 80-100 | 40-60 | 10-20 | 8-10 | 5-7 | 2-4 | |
Паровибролидерный | 40-60 | 20-40 | 12-20 | 6-10 | 8-12 | 5-10 | 3-6 | 1-2 | |
Протаивание скважин паровой иглой (опускной способ нагружения сваи) | — | — | 120-140 | 50-70 | — | — | — | — | |
В случае несоответствия полученных результатов проектным данным по согласованию с проектной организацией может быть изменена проектная глубина скважины.
По окончании бурения должна быть проконтролирована глубина скважины и качество зачистки ее дна путем опускания на забой специально размеченного бурового снаряда, мерной штанги или лота. Этот вид контроля должен периодически проверяться представителем авторского надзора.
Глубина скважины при буроопускном способе погружения свай должна быть равна проектной глубине погружения сваи. Отклонения фактической глубины скважины по сравнению с проектной глубиной в сторону уменьшения допускаются 5 см при монолитном ростверке и 3 см при сборном ростверке. Перебур скважины не должен превышать 20 см.
Примечание. Глубину скважин под сваи-стойки следует корректировать в соответствии с глубиной залегания практически несжимаемых грунтов.
При перерыве между окончанием бурения и погружением свай более 4 ч должны быть приняты меры по ограждению скважин от попадания в них поверхностных и грунтовых вод, при этом при погружении сваи скважина должна быть вторично проконтролирована и при необходимости дополнительно зачищена.
После погружения сваи должно проверяться соответствие отметки нижнего конца сваи отметке дна скважины, а также правильность расположения сваи в плане и по вертикали.
Погруженные сваи должны быть приняты по акту комиссией. В акте указываются данные о сваях (марка, завод-изготовитель, номер сваи, номер партии, номер паспорта, размеры сваи по проекту и фактические), месяц, число и время погружения сваи, глубина погружения (проектная и фактическая), характеристики раствора (температура, осадка конуса во время заливки в скважину), установка температурных трубок (длина, диаметр, количество).
Разрешение на загрузку свайных фундаментов из висячих свай дается на основании оценки несущей способности сваи при температурном режиме вечномерзлых грунтов оснований на день приемки. Полная расчетная загрузка свайных фундаментов разрешается только после достижения расчетного температурного режима грунтов оснований.
studfiles.net
Забивка свай – варианты погружения, разница в методах установки жб опор
грунтовых условий, вариантов обеспечения площадки средствами механизации, расчетных нагрузок, расположения участка застройки относительно жилой зоны и других, не менее важных факторов. Традиционным способом считается забивка свай пневмо-, гидромолотом или другим аналогичным оборудованием. Но подобная технология обладает существенными недостатками, заключающимися в шуме и вибрациях, сопровождающих процесс работы. В заселенных кварталах, особенно вблизи домов, применяют иные методы установки точечных опор.
Варианты погружения железобетонных свай
Установка свайных столбов может выполняться несколькими способами:- путем забивания, в том числе пневмо- или гидромолотом;
- с помощью вибрационного оборудования;
- посредством вдавливания;
- в предварительно пробуренные скважины.
В первом случае погружение свай осуществляет копер или другая оборудованная ударным молотом строительная машина, к примеру – экскаватор. Технология позволяет выполнять устройство железобетонных свайных фундаментов практически на любом грунте. Ее популярность связана с малыми материальными затратами по сравнению с другими методами устройства подземных опор.
Вибропогружение свай требует меньших усилий, так как данная технология подразумевает значительное снижение сил трения, возникающих между боковой поверхностью опоры и грунтовыми пластами. Установка железобетонных свай с использованием вибрационного оборудования сопровождается уплотнением грунта вокруг вертикальных стенок монтируемого столба. Данный фактор влияет на повышение надежности и устойчивости основания.
Технология вибровдавливания предусматривает погружение железобетонных изделий в грунт под определенной нагрузкой. Оборудование собственным весом давит на сваи, включая дополнительные усилия от работы гидродомкрата и, возможно, от вибропогружателей. Подобные методы предполагают относительную бесшумность по сравнению с рабочими процессами, в которых задействуются копер или гидромолот. Но следует заметить, что эффективность вибровдавливания проявляется лишь в том случае, если погружение свай производится на глубину до 6 метров.
К минусам технологии вибровдавливания можно отнести то, что используемое оборудование имеет большую массу, поэтому его транспортировка обходится недешево.
Наиболее тихой и безопасной для окружающих строительную площадку домов считается технология устройства свайного фундамента путем предварительного выбуривания скважин. Данный метод относится к дорогостоящим вариантам установки подземных опор, так как в процессе работы задействуется специальное оборудование. Его выбор зависит от нескольких составляющих:
- типа грунта;
- разновидности свай;
- требуемых размеров скважин.
При всех своих положительных качествах, буроопускной способ погружения свайиспользуется реже аналогичных методов устройства фундаментов. Но в определенных ситуациях именно он остается единственно правильным решением. В частности, если строительство или реконструкция объекта ведутся в стесненных условиях населенного пункта, вблизи медицинских или детских учреждений.
Устройство фундамента путем забивки свай
Наиболее распространенная технология устройства подземной части строения из железобетонных свай. Благодаря огромному количеству предложений от строительных компаний, на отечественном рынке сложилась здоровая конкуренция, влияющая на адекватность ценовой политики, касающейся забивки свай. Кроме того, крупные фирмы в своем механизированном автопарке имеют хотя бы один копер или гидромолот, что позволяет обходиться без услуг сторонних поставщиков спецтехники.
Забивка сваи посредством ударного оборудования имеет некоторые ограничения, связанные, прежде всего, с составом грунта. Железобетонные изделия не погружают забивным методом в почвенные слои, содержащие гравий и другие твердые включения. Запрет использовать традиционный копер для установки подземных опор может быть связан с близким расположением к стройплощадке эксплуатируемых объектов или важных магистральных трубопроводов. В таких местах шум, удары и вибро воздействия не допустимы.
Гидромолот относится к современному оборудованию, не загрязняющему атмосферу выбросом вредных веществ. К тому же, при работе он производит меньше шума.
Погружение свай путем забивки основано на энергии удара. С каждым толчком железобетонная опора все глубже проникает в грунт. Длится это до тех пор, пока ее острие не упрется в плотное основание. Оборудование представляет собой дизель-, пневмо- или гидромолот, навешенный на экскаватор или другую строительную спецтехнику, либо копер с направляющей рамой и ударной бабой.
Основным рабочим элементом штангового молота является подвижный цилиндр. Он с усилием падает на оголовок сваи, продвигая опору вниз. В тот же миг, благодаря выбросу энергии, молот поднимается в исходное положение. Циклы возвратно-поступательного движения повторяются до тех пор, пока свая не достигает проектного положения.
Трубчатый молот имеет иное устройство. Его цилиндр, оснащенный шаботом (наковальней), располагается неподвижно. Он выполняет функцию направляющей. Здесь рабочим органом, с помощью которого производится погружение свай, является поршень с бойком. Его перемещение происходит под давлением. После мощного удара подвижный элемент возвращается на исходную позицию.
Сваи забивают по очереди. Копер или экскаватор с гидромолотом устанавливают на заранее спланированные площадки. В зависимости от возможностей оборудования и расстояния между подземными опорами, с одного места расположения погружной машины может монтироваться одна или несколько свай.
Перед началом забивания железобетонного столба, на его верхний торец надевается наголовник, защищающий бетон от разрушения при ударах.
Вибропогружение свай
Метод основан на установке железобетонных опор с помощью вибрационного оборудования:
- погружателей;
- молотов;
- установок;
- подрессоренных пригрузов.
Несомненным плюсом данного способа считается более быстрое погружение свай, нежели в случае применения ударных механизмов. Установка опор осуществляется путем вибрационного воздействия на них электромеханического оборудования. Принцип его работы основан на присутствии в конструкции дисбалансов, создающих вибрации. В результате погружения столбов, в структуре грунтовых слоев происходят необратимые процессы деформации, частично уплотняющие основание под свайными наконечниками и вблизи боковых стенок фундаментных опор.
Использование вибропогружателей оправдывает себя в условиях водонасыщенных грунтов. Для плотной и сухой почвы применяют пружинные вибромолоты. Кроме вибраций, они совершают механические удары, причем сила двойного действия автоматически увеличивается по мере заглубления свай.
Метод вдавливания
Погружение свай вдавливанием требует наличия специальной установки и мощного крана. Железобетонная опора помещается в зажимной механизм, после чего производится ее частичное заглубление на расстояние, соответствующее длине штока гидродомкрата. Затем сваю освобождают, поршень домкрата поднимают, элемент вновь зажимают. Далее опять повторяют вдавливание. Цикл повторяют несколько раз, пока опора не застопорится.
Технология погружения путем вдавливания предусматривает несколько этапов извлечения установленной до упора сваи с ее последующим заглублением. С каждым разом опора будет опускаться все ниже, но последней отметкой, на которой можно остановиться, станет ее проектное положение.
Вдавливающий метод используют, чаще всего, на участках с залеганием плотных слоев грунта, хотя применять его допускается в любых условиях, даже без проведения геологических исследований.
Данный способ устройства фундамента имеет много преимуществ. Среди них:
- быстрота возведения подземной части;
- возможность установки меньшего числа опор;
- высокая надежность конструкции;
- устранение рыхлости грунта.
Но довольно часто недостатки оказываются существеннее. Прежде всего, это:
- крупные габариты оборудования – для размещения требуется участок не менее 500м2;
- высокая себестоимость работ;
- сложность перемещения установки с объекта на объект.
Бурозабивной и буроопускной метод
И в том, и в другом случае в грунте выбуриваются лидерные скважины, в которые вбивают или устанавливают сваи. Первый способ используется в случае присутствия в почвенных слоях до 20 процентов твердых включений, а второй – применяется для твердомерзлых грунтов и скальных пород.
Бурозабивная технология предусматривает устройство в грунте отверстий диаметром, меньшим размера короткой стороны сечения железобетонной сваи. Бурение производится до проектной отметки, но без учета размера острия изделия. Далее в скважину методом забивки погружается «родная» фундаментная опора.
Буроопускные сваи размещаются в скважинах чуть большего диаметра. Оставшиеся зазоры заполняют либо цементно-песчаной смесью, либо грунтовым раствором. Им частично заливают очищенные от шлама пробуренные отверстия, после чего в них устанавливают фундаментные опоры. Оставшуюся массу нагнетают в зазоры инъектором. Чтобы свая не поменяла своего положения в процессе заполнения пазух, между ней и земляными стенками скважины временно устанавливают деревянные клинья.
semidelov.ru
Способы погружения свай и столбов в мерзлые грунты.
В пластичномерзлые глинистые грунты при отсутствии в них крупнообломочных включений сплошные сваи небольшого поперечного сечения (d ≤ 30…40 см) можно погрузить прямой забивкой молотами, что должно быть подтверждено результатами пробной забивки. Если прямая забивка свай затруднена, то в пластичномерзлые грунты с небольшим содержанием в них (до 20 %) крупнообломочных включений сплошные и полые сваи погружают забивкой в лидерные скважины, диаметр которых меньше на 1–2 см наибольшего поперечного сечения сваи (бурозабивные сваи, рис. 8.14, а). Достоинством забивных и бурозабивных свай является то, что после погружения они готовы сразу воспринимать расчетную нагрузку /12/.
а ) б) в) г)
Рис. 8.14Способы погружения свай в мерзлый грунт
а) — в лидерную скважину, б) — в предварительно оттаянный грунт, в) — в скважину большего диаметра, чем свая, г) — погружение оболочек бурообсадным способом.
1- граница вечномерзлого грунта, 2- оттаянный грунт, 3- лидерная скважина, 4- грунтовый раствор, 5- свая, 6- свая оболочка, 7- скважина внутри оболочки.
Твердомерзлые глинистые и песчаные грунты с температурой не выше –1,5 °С и содержащие не более 15 % крупнообломочных включений перед погружением сплошных и полых свай предварительно оттаивают в зоне диаметром на 10–15 см больше поперечных размеров сваи (не более двух размеров сечения).
Грунт оттаивают паровыми или электрическими иглами на глубину до 7 м. В глинистых грунтах оттаивание ведут на проектную глубину погружения сваи, а в песчаных грунтах, содержащих крупнообломочные включения, на 0,5–1 м глубже. В оттаянную зону погружение свай производят “забрасыванием” с помощью крана с высоты 2–3 м (опускные сваи,рис. 8.14, б).
При строительстве с сохранением мерзлого состояния грунтов основания после погружения свай в оттаянный грунт требуется определенное время для их вмерзания. Это время при температуре вечномерзлых грунтов –5…–6 °С составляет 10–30 суток зимой и от 2 до 3 месяцев летом; при температуре –2…–4 °С это время увеличивается до 3–6 месяцев. При кустовом размещении свай их смерзание с грунтом может вообще не произойти, а потому опускной способ погружения свай в этом случае применять не следует. Кроме того, этот способ обеспечивает невысокую точность установки свай, что затрудняет применение сборных конструкций.
При строительстве транспортных сооружений в районах вечной мерзлоты широко используется буроопускной способ погружения свай и столбов (буроопускные сваи, см. рис. 8.10, в). Для этого на месте их погружения бурят скважины, диаметр которых превышает не менее чем на 5 см наибольший размер сечения несущего элемента. Для заделки свай и столбов круглого сечения d ³ 60 см диаметр скважины должен превышать их диаметр на 10–20 см.
Перед опусканием сваи или столба в скважину в нее заливают песчано-глинистый или цементно-песчаный раствор с осадкой конуса 10–13 см или готовят непосредственно на забое скважины цементно-шламовый раствор. При опускании сваи в скважину раствор вытесняется вверх и заполняет кольцевую полость вокруг сваи. Верхнюю часть этой полости в пределах глубины сезонного оттаивания заполняют трамбованным местным грунтом.
Скважины в мерзлых грунтах диаметром до 1 м бурят станками ударно-канатного действия или с помощью установок реактивно-турбинного или роторного бурения с использованием шарошечных долот.
При нормальном технологическом процессе сваи опускают в скважины сразу после бурения. Разрыв во времени между этими технологическими операциями не должен превышать 2–3 суток. При более длительных перерывах на стенках скважин образуется снег-куржак или наледь, которые перед погружением сваи следует удалять. Сами сваи перед погружением также должны быть очищены от снега и льда.
Загружать буроопускные сваи при строительстве с использованием принципа I можно только после их вмерзания в грунт. Время вмерзания составляет при температуре грунтов –2…–4 °С 5–10 сут в зимне-весенний период и до 10–20 сут летом и осенью. При более высоких температурах грунта время вмерзания в него свай и столбов увеличивается до нескольких месяцев. Для ускорения вмерзания полых свай в них подают проточный холодный воздух.
Погружение оболочек в мерзлые грунты можно выполнять бурообсадным способом. Для этого открытый нижний конец оболочки снабжают стальным ножом кольцевой формы, а погружение ее ведут забивкой с одновременным периодическим бурением грунта через ее внутреннюю полость (бурообсадные сваи,рис. 8.14,д). Для бурения используют станки ударно-канатного действия. Погружение заключается в периодическом бурении грунта через полость оболочки на глубину 0,2–0,3 м ниже ножа с извлечением шлама желонкой и последующей обсадке оболочки на 0,3–0,4 м ударами молота.
После погружения оболочки на проектную глубину и очистки полости ее заполняют бетоном.
Бурообсадной способ исключает приток в скважину грунтовых или межмерзлотных вод, растепляющих мерзлые грунты.
infopedia.su
Способы погружения свай
Способы погружения свай
Сваи при этом способе стыкуют, поэтому длина свай не ограничена. Бурозабивной способ погружения свай применим только для пластично-мерзлых грунтов при длине свай до 12 м. Опускной способ погружения свай с оттаиванием грунта паром применяют в грунтах с небольшим количеством валунных включений.
Длина этих свай не более 10 метров. Наибольшая продолжительность вмерзания зафиксирована при опускном способе погружения свай, установленных с оттаиванием грунта паром, меньшая — при буроопускном, а минимальная — при бурозабивном.
По совокупности технико-экономических показателей предпочтительным способом погружения свай в вечномерзлые грунты твердомерзлого состояния является буроопускной, а в пластично-мерзлые грунты — бурозабивной. Выбор конструкции, материала свай и способа их погружения зависит от типа строящегося объекта и его отдаленности от строительной базы, грузоподъемности подъемно-транспортного оборудования и имеющегося бурового оборудования.
Защиту верхней части сваи осуществляют битумом или цементно-песчаным раствором в оболочке из металла, приваренной к закладным деталям. При буроопускном и буро-забивном способах погружения свай бетонную или асфальтовую поверхность проветриваемых подполий сооружений необходимо выполнять до начала или в процессе свайных работ, оставляя «окна» для бурения скважин и забивки свай.
СОСТОЯНИЕ ГРУНТА В МОМЕНТ РАЗРАБОТКИ
Известны два стационарных состояния грунта — вечномерзлое и талое. Грунты, вечномерзлого состояния имеют в условиях природного залегания в течение многих лет устойчивую отрицательную температуру и состоят из четырех компонентов: минеральных частиц, образующих грунтовый скелет; воды, частично или полностью заполняющей поры грунта; льда, представляющего продукт превращения воды при замерзании грунта и заполняющего его поры, и воздуха.
Вы можете оставить комментарий, или ссылку на Ваш сайт.infostroj.org
Погружение свай в вечномерзлые грунты
ПОГРУЖЕНИЕ СВАЙ В ВЕЧНОМЕРЗЛЫЕ ГРУНТЫ
8.42. При буроопускном способе погружения свай в вечномерзлые грунты сваи погружаются в предварительно пробуренные скважины, диаметр которых должен превышать (на 5 см и более) наибольший размер поперечного сечения сваи, с заполнением скважины грунтовым раствором.
При средней температуре грунтов выше -0,5 °С погружение буроопускных свай следует осуществлять при искусственном охлаждении грунтов.
Для круглых свай диаметром от 60 см и выше диаметр скважины должен быть на 10 см больше диаметра сваи.
Недобур скважины по сравнению с проектной глубиной допускается не более 5 см при монолитном и 3 см при сборном ростверке.
Для заполнения пазух между стенками скважины и сваей следует применять песчано-глинистые, песчано-известковые, песчано-зольные и другие грунтовые растворы (см. табл. 58), а также спецрастворы (например, песчано-цементный), заливаемые в скважину перед погружением сваи. Заполнение пазух песчаным раствором должно выполняться после погружения свай с обязательным вибрированием. Состав раствора, его температура и качество подбираются и контролируются строительной лабораторией.
Температура раствора, заливаемого в скважину в теплое время года, может соответствовать температуре наружного воздуха, но должна быть не ниже 5 °С. При отрицательных температурах наружного воздуха температура грунтового раствора при его укладке должна быть не менее 20-40 °С при осадке конуса 12-14 см (при подготовке раствора на строительной площадке осадка конуса допускается от 10 до 16 см).
Растворы для заполнения пазух, как правило, следует заливать перед погружением сваи. В тех случаях, когда в скважине имеется вода, которую трудно удалить, грунтовый раствор подается по бетонолитной трубе. Объем раствора назначают из расчета полного заполнения пазух между сваей и стенками скважин. Контролем качества заполнения пазух является отжатие раствора на поверхность при погружении свай.
Сваи следует погружать в скважины непосредственно после заливки раствора.
При длине свай более 12 м допускается заливка в скважину перед установкой сваи части раствора из расчета заполнении пазух на глубину 10 м от дна скважины. Остальную часть раствора следует доливать в пазухи после ее установки.
Таблица 58
Наименование раствора | Состав на 1м3 раствора | Рекомендуемые условия применения |
Песчано-известковый (основной) | 1. Песок воздушно-сухой средней крупности 820 л, известковое тесто объемным весом 1,4 г/см3 — 300 л, вода — 220-320 л. 2. Песок воздушно-сухой — 1750 кг, известковое молоко — 180 л, вода добавляется до получения требуемой осадки конуса | Во всех случаях, кроме высокотемпературных вечномерзлых грунтов |
Песчано-глинистый | 1. Глина молотая высушенная — 300 л, песок — 900 л, вода — 410 л. 2. Мелкий песок и глина в соотношении 5:1 — 10:1 при консистенции, соответствующей осадке конуса 10-16 см и влажности 0,35-0,5. 3. Раствор, приготовляемый на месте с использованием бурового шлама | При высокотемпературных вечномерзлых грунтах основания (Для предотвращения отстоя воды в скважинах применяют бентонитовую глину 1-2 % или сухой цемент) Разрешается только в теплое время года. Рекомендации по составу раствора и разрешению на его применение даются строительной лабораторией на основании определения состава грунтов площадки |
Песчано-цементный (марка раствора 100 и выше) | Портландцемент М300 — 450 кг, вода — 410 л, песок воздушно-сухой — 830 л. При устройстве висячих свай в вечномерзлых грунтах, используемых по принципу I, применение химических добавок, понижающих температуру замерзания, недопустимо. | При наличии погруженных на большую глубину неизвлекаемых обсадных труб при высокотемпературных вечномерзлых грунтах основания; при наличии грунтовых вод, талых прослоек. При наличии расчетного стыка в зоне действия изгибающего момента |
Сваи перед погружением следует очищать от намерзших к ее поверхности комьев грунта, льда и снега, жировых пятен.
В отдельных случаях, при достаточной ширине пазух, допускается устанавливать сваи на проектную отметку в сухую скважину с заполнением пазух раствором закачиванием его растворонасосом по шлангам.
Летом промежуток времени между подготовкой скважины и установкой сваи не должен превышать 4 ч. В зимнее время допускается заблаговременная проходка скважин при условии осуществления мероприятий по предохранению от попадания в скважины снега или воды, образования инея и наледей на стенках скважины и принятия необходимых мер по технике безопасности.
Летом и осенью устье скважин при необходимости обсаживают на глубину, равную толщине оттаявшего слоя грунта.
Во всех случаях недопустимо замерзание попавшей в скважину воды перед установкой сваи. Образовавшийся в скважине лед должен быть удален перед установкой сваи.
В случае использования вечномерзлых грунтов в оттаивающем и в оттаявшем состоянии (принцип II) при погружении буроопускным способом свай-стоек, передающих нагрузку нижним концом на практически несжимаемые при оттаивании грунты, диаметр скважин должен превышать наибольший размер поперечного сечения сваи не менее чем на 15 см. При этом минимальное заглубление дна скважины под сваи-стойки в практически несжимаемые при оттаивании грунты определяется проектом, но должно быть не менее 0,5 м. Зазор между стенкой скважины и боковой поверхностью сваи-стойки в пределах заглубления ее в практически несжимаемые грунты заполняется раствором, определяемым проектом.
8.43. При опускном способе погружения свай в вечномерзлые грунты сваи погружаются в оттаянные зоны грунта, при этом диаметр зоны оттаивания должен быть не более 2b, где b — размер наибольшей стороны поперечного сечения сваи.
Примечание. Во всех случаях, когда в проекте предусмотрено погружение свай в вечномерзлые грунты опускным способом, рекомендуется для улучшения качества и повышения производительности свайных работ погружать сваи с проходкой скважин паровым вибролидером.
Оттаивать вечномерзлый грунт следует открытыми или закрытыми нагревателями с помощью пара, воды, электрического тока и др.
Рекомендуется применять нагреватели открытого типа, в которых источником тепла является пар, поступающий из наконечника нагревателя (паровая игла) непосредственно в грунт. Паровая игла представляет собой стальную трубу диаметром 19-25 мм с наконечником, имеющим выходные отверстия диаметром 3-8 мм.
Для ведения работ по оттаиванию скважин паром необходимо подготовить следующее оборудование и материалы:
паровой котел;
магистральные и распределительные паропроводы; паровые иглы с наконечниками;
распределительную гребенку со шлангами для подводки пара к иглам;
инвентарные подмости для установки игл и поддерживания их в вертикальном положении.
Магистральный и распределительный паропроводы следует прокладывать на низких козлах или деревянных прокладках с уклоном в сторону котельной. Для удобства монтажа распределительный паропровод должен состоять из отдельных секций и присоединяться к магистральному паропроводу с установкой вентиля в месте присоединения. На магистральном паропроводе в местах присоединения распределительных линий ставятся заглушки. Обязательно устройство теплоизоляции труб магистральных и распределительных паропроводов.
При производстве работ необходимо следить за исправностью паропроводов, своевременно ликвидировать утечки пара и не допускать выпуска конденсата пара в пределах застраиваемой территории.
Распределительная гребенка должна иметь одинаковый с распределительным паропроводом диаметр; к ней привариваются отводы для подключения паровых игл. На отводах распределенной гребенки устанавливаются вентили.
Перед распределительной гребенкой устанавливается манометр для регистрации давления пара, поступающего в паровые иглы. Паровые иглы соединяются с распределительной гребенкой посредством гибких шлангов высокого давления.
Для работы с паровыми иглами следует применять шланги (рукава, изготовленные из резинотканевых паропроводных рукавов для подачи насыщенного пара с температурой до 175 °С, рассчитанные на рабочее давление пара до 0,8 МПа). Шланги должны быть работоспособны при температурах наружного воздуха от минус 50 до 50 °С.
Для фиксации правильного положения паровой иглы следует отрывать в местах установки игл лунки или применять шаблоны. Поверхностный слой из насыпных грунтов, если пробными попытками будет установлена невозможность проходки через него паровых игл, необходимо пробурить или пройти траншеей на всю глубину.
Оттаивание мерзлого грунта в месте погружения сваи должно производиться одной или несколькими одновременно действующими паровыми иглами. Число одновременно оттаиваемых скважин определяется с учетом того, что на одну паровую иглу необходимо иметь 4-5 м2 поверхности нагрева котла. Для эффективного оттаивания грунта на каждую иглу следует подавать не менее 300 кг пара в 1 ч.
Давление пара на распределительной гребенке следует устанавливать равным: 0,3-0,4 МПа для глинистых грунтов без крупнообломочного материала; 0,4-0,6 МПа для песчаных грунтов; 0,6-0,8 МПа для песчаных грунтов; 0,6-0,8 МПа для песчаных грунтов с включением гравия и гальки.
В начале погружения иглы в грунт давление пара должно быть минимальным (0,3-0,4 МПа), а после погружения увеличивается до максимального (0,5-0,8 МПа).
При содержании в мерзлых грунтах гальки и гравия более 15 % (до 20 %), а также при небольших валунах рекомендуется применять утяжеленную паровую иглу, имеющую более толстые стенки и прочный наконечник.
При содержании крупнообломочного материала более 20 % необходимо вначале в мерзлом грунте пробуривать скважину диаметром 100-150 мм и затем через эту скважину паровой иглой оттаивать грунт.
Глубина оттаянной скважины в глинистых грунтах должна быть равна проектной глубине погружения сваи.
В грунтах песчаных и содержащих крупнообломочный материал скважину следует оттаивать на глубину, превышающую проектную глубину погружения сваи на 0,5-1 м в зависимости от толщины слоя крупнообломочного материала, валунов и песка, оседающих на дно скважины и располагающихся под нижним концом сваи. При этом необходимо учитывать, что грунт под наконечником иглы оттаивает еще на 0,3-0,5 м в песках и илах, на 0,2-0,3 м — в глине и на 0,1-0,2 м в щебенистых грунтах.
Длительность выдержки паровой иглы зависит от размеров оттаиваемой скважины и льдонасыщенности грунта.
Иглу выдерживают, как правило, последовательно на глубине 0,5 м в процессе погружения и далее через 0,5 м от поверхности земли в течение 10-20 мин на каждой отметке в зависимости от состава грунта.
В однородных глинистых грунтах рекомендуется быстро погружать паровую иглу до проектной глубины, а оттаивание грунта производить в процессе извлечения иглы из грунта с последовательной выдержкой ее на отметках, кратных 0,5 м.
Для того чтобы поперечные размеры скважины были равномерными, необходимо иглу дольше выдерживать на отметках, соответствующих залеганию более льдонасыщенных грунтов. Время выдерживания иглы следует назначать пропорционально влажности мерзлого грунта.
В грунтах песчаных или содержащих крупнообломочный материал погруженную на заданную глубину иглу, превышающую глубину погружения сваи на 0,5-1 м, следует выдерживать в течение 10-15 мин, чтобы в нижней части оттаиваемой скважины образовалось уширение диаметром, близким к заданному диаметру скважины.
Примечание. Хорошее качество скважин, не имеющих уширений вверху или внизу, с относительно ровными стенками может быть получено при следующей технологии оттаивания. Оттаивание начинают с центра скважины, а затем для ускорения оттаивания и выравнивания стенок иглу погружают в нескольких точках в пределах намеченного контура скважины. Количество дополнительных погружений и длительность выдержки иглы зависит от состава грунтов и размеров скважины (в песках до 4-5 погружений иглы, в глинистых грунтах — 5-7 погружений иглы, в торфах — 6-8 погружений иглы).
Скорость погружения и сроки выдерживания иглы на различных глубинах следует устанавливать в каждом конкретном случае пробным оттаиванием грунта и погружением сваи.
С целью облегчения погружения опускных свай в песчаные грунты рекомендуется после их оттаивания в процессе погружения сваи к нижней части скважины подавать воздух, который перемешивает и рыхлит оттаянный песок.
Для погружения сваи используются стреловые или башенные краны. Свая в оттаянный грунт резко опускается с высоты 2-3 м. Погружение сваи в оттаянные песчаные грунты наиболее эффективно с помощью вибропогружателей.
Если по какой-либо причине свая опускается ниже проектной отметки, в скважину следует подсыпать щебень, и сваю до вмерзания поддерживать краном или закреплять в проектном положении.
Погружать сваи в предварительно оттаянный грунт зимой и весной следует не позже чем через сутки после окончания оттаивания, летом и осенью — не позже чем через 2 сут. При этом железобетонные сваи не допускается погружать ранее чем через 12 ч (летом) и 20 ч (зимой) после окончания оттаивания скважин.
Погружение свай в оттаянные скважины допускается также применять на площадках с температурой грунта от минус 1 до минус 1,5 °С при условии, что диаметр протаянной зоны назначается уменьшенным (равным диагонали поперечного сечения сваи), а сваи погружаются сваебойными машинами.
8.44. При бурозабивном способе погружения свай в вечномерзлые грунты сваи забиваются в предварительно пробуренные скважины-лидеры, диаметр которых менее (на 1-2 см) наименьшего размера поперечного сечения сваи.
Если бурозабивные сваи погружаются в зимнее и весеннее время, скважина на глубину 1,5-3 м должна иметь диаметр, превышающий диагональ поперечного сечения свай.
Перед погружением бурозабивной сваи скважину следует тщательно очистить от попавших в нее воды, грязи, льда и снега.
Типы сваебойных машин для погружения свай должны выбираться с учетом технико-экономических показателей в зависимости от мерзлотно-грунтовых условий строительной площадки, размеров и веса свай и намеченного способа погружения.
Во всех случаях следует применять сваебойные машины с весом ударной части, превышающим вес сваи с наголовником.
Стенки скважины во всех случаях должны быть ровными, в связи с чем бурение скважин производят только вращательным и паровибролидерным способами.
При бурозабивном способе погружения свай искусственное понижение температуры вечномерзлых грунтов основания допускается проводить только после погружения свай.
8.45. Способ бурения скважин под сваи выбирается с учетом мерзлотно-грунтовых условий строительной площадки и технологических показателей (табл. 59—61), технических возможностей строительной организации. В таблицах приводятся также условия для рационального применения способа подготовки скважин оттаиванием паром.
8.46. Контроль качества работ по устройству свайных фундаментов должен производиться на всех этапах, включая бурение скважин, и осуществляться производителем работ и представителями авторского надзора и заказчика.
В процессе выполнения работ по бурению скважин под сваи производителем работ должен вестись журнал, в котором фиксируется номер скважины, месяц, число и время ее бурения, диаметр рабочего инструмента, диаметр обсадной трубы и глубину ее погружения, отметки устья и дна скважины (проектная и фактическая), наличие или отсутствие в ней воды, а также краткая характеристика проходимых грунтов, определяемая по удаляемому из скважины буровому шламу. Записи в журнале должны производиться производителем работ, контролироваться и подписываться представителями авторского надзора и заказчика.
При бурении скважин под сваи-стойки дополнительно с проектной глубины скважины отбираются образцы грунта, которые маркируются и сохраняются до оформления акта приемки скважин.
В случае несоответствия полученных результатов проектным данным по согласованию с проектной организацией может быть изменена проектная глубина скважины.
Таблица 59
Способ бурения | Мерзлотно-грунтовые условия для рационального применения способа подготовки скважин при | |||
температуре мерзлого грунта, °С | содержании включений на скважину | |||
песчаного | глинистого | крупнообломочных, % | валунов диаметром 100-250 мм | |
Ударно-канатный | Ниже -0,5 | Ниже -0,3 | 30-70, в том числе забуривание в скальные породы | Большое количество |
Вращательный: | ||||
резцово-шнековый | Без ограничений | Ниже -0,2 | До 30 | 1-2 |
шарошечный | То же | Ниже -0,2 | Свыше 30, в том числе чисто скальные породы | Большое количество |
Огневой термомеханический | Ниже -1 | Ниже -0,5 | До 20 | 1-2 |
Паровибролидерный | Ниже -0,5 | Ниже -0,2 | До 30 | 2-4 |
Протаивание скважин паровой иглой | Ниже -1,5 | Ниже -1,0 | До 15 | 2-4 |
Таблица 60
Способ бурения | Размеры скважин, м | Скорость бурения скважин диаметром 0,4-0,5 м, м/ч, в грунтах | |||
глубина | диаметр | песчаных без включений | глинистых без включений | песчаных и глинистых с крупнообломочными включениями | |
Ударно-канатный | Более 100 | До 0,9 | 2,5-3,5 | 1,5-2 | 1-1,5 |
Вращательный: | |||||
резцово-шнековый | 8-20 | До 0,65 | До 15 | До 10 | До 5 |
шарошечный | До 15 | До 0,5 | До 15 | До 12 | До 10 |
Огневой термомеханический | До 12 | До 0,5 | До 8 | До 10 | До 4 |
Паровибролидерный | До 10 | До 0,5 | 30-40 | 20-30 | 20 |
Протаивание скважин паровыми иглами | До 10 | До 0,8 | До 20 | 8-12 | 8-16 |
refdb.ru