Лекции 5. Технология свайных работ

Свайные работы выполняют при устройстве фундаментов зданий и сооружений промышленного и гражданского, сельскохозяйственного и транспортного строительства и представляют собой совокупность комплексно-механизированных технологических процессов.

По способу погружения в грунт сваи могут быть: забивные, погружаемые в грунт различными приемами в готовом виде, и сваи, приготавливаемые в проектном положении непосредственно в грунте (набивные).

По характеру работы сваи подразделяются на сваи-стойки и висячие сваи. Сваи-стойки передают нагрузку от сооружения путем опирания своими нижними концами непосредственно на плотные грунты, висячие — передают нагрузку от сооружения главным образом, путем сопротивления трением своих боковых поверхностей в грунте.

По роду материалов сваи бывают: деревянные, бетонные, железобетонные, металлические и комбинированные.

По форме поперечного сечения различают сваи квадратные, прямоугольные, многогранные и круглые, сплошного сечения и полые трубчатые, сваи-оболочки, постоянного по длине сечения и переменного (пирамидальные).

Ростверк — конструкция, которая объединяет сваи и служит для равномерной передачи нагрузки сооружения на них и на грунтовое основание. Различают сборные, сборно-монолитные и монолитные в виде папок и плит.

Наиболее распространенным методом является ударное погружение свай с помощью падающих механических и дизель-молотов, реже паровоздушных молотов.

Вибропогружение эффективно при наличии рыхлых песчаных грунтов и супесчаных водонасыщенных грунтов.

Вибровдавливание рекомендуется при погружении в мягкопластичные, текучепластичные и текучие суглинки и глины.

Вдавливание статической нагрузкой ограничивается глинистыми грунтами текучей консистенцией.

Для забивки свай применяют копры и копровое оборудование, дизельные паровоздушные и гидравлические молоты, вибромолоты, вибропогружатели.

Молот для забивки свай выбирают исходя из нагрузки, приходящейся на сваю, и ее массы. Необходимую при этом минимальную энергию ударов молота определяют по формуле:

Э = 1,75аР, Дж где, а — коэффициент, равный 25 Дж/кН; Р — расчетная нагрузка, допускаемая на сваю (по данным проекта), кН.

Рис. 3 Схема забивки свай сваебойным агрегатом на базе крана-экскаватора

а — схема движения сваебойного агрегата; 1 — положение агрегата; 2 — путь его движения; 3 — забитые сваи; б — копровый агрегат; 1 — базовая машина; 2 — копровая мачта; 3 — молот; 4 —свая

Сменную эксплуатационную производительность сваепогружающей установки определяют по формуле:

Псм = 492Кв/Тц, где 492 — продолжительность смены, мин; Кв — коэффициент использования установки по времени, принимается равным 0,9; Тц — продолжительность цикла, мин.

Необходимое количество сваепогружающих установок для выполнения работ по забивке свай в заданный срок определяется по формуле:

N = V /Псм Тн ,.

где V—количество свай на объекте, подлежащих забивке, шт; Псм — сменная эксплуатационная производительность установки, свай/смен; Тн — заданный срок забивки свай, смен.

Сваи забивают в строго определенной технологической последовательности.

Рис. 4 Трубчатый дизель-молот

1- наголовник сваи; 2 — шабот; 3 — топливопровод; 4 — топ-*цшный насос; 5 — рычаг включения топливного насоса; 6 -кольцевой топливный бак; 7 — поршень; 8 — проушина для крепления поршня к канату лебедки; 9 — сферическая головка бойка; 10 — всасывающе-выхлопной патрубок; 11 -цилиндр; 12 — свая

Рис. 5 Комплект оборудования для вибропогружения свай

1- трубчатая свая; 2 — гидравлический захват; 3 — мотор вибровозбудителя; 4 — амортизирующая платформа; 5 — виброизоляторы; 6 — патрубок с гидравлическим разъемом; 7 -'" Дромотор: 8 — вибратор; 9 — гидравлический шланг; 10 — панель управления; 11 — дистанционный пульт управления; 12 — силовая установка с маслонасосным агрегатом

Рис. 6 Самоходная копровая установка

1- базовое шасси; 2 — грузовой канат; 3 — грузовые блоки; 4 — наголовник; 5 — мачта; 6 — направляющие для сваепогружающего агрегата; 7 — сваепогру-жающий агрегат; 8 — свая; 9 — опорный шарнир

Рис. 7 Схемы погружения свай забивкой

а — рядовая; б — концентрическая; в — секционная; 1… 17 — направление и последовательность забивки свай

Последовательно рядовую схему забивки применяют в несвязанных грунтах; в глинах и суглинках такая схема забивки может привести к неравномерным осадкам сооружени.

Концентрическая забивка от центра к краям возможна в слабосжимаемых грунтах, иначе сваи в процессе забивки будут откланяться из-за неравномерного уплотнения грунта со стороны забитых свай к свободной внешней част.

При секционной схеме забивки, применяемой в связанных грунтах, погружение ведут в два этапа. Свайное поле разбивают на секции по схеме. На первом этапе сваи можно погружать одновременно в нескольких рядах с пропуском соседних. На втором этапе погружают сваи в пропущенных рядах. Погружение сваи по секционной схеме позволяет равномерно распределить нагрузку на грунт по всей площади свайного поля.

Набивные сваи классифицируют по способу устройства скважин, технологии возведения и по виду используемого материала.

Скважины для устройства набивных свай можно пробуривать буровыми станками или пробивать специальными лидерами. В первом случае грунт извлекают из скважины; во втором происходит уплотнение стенок скважины.

Рис. 8 Набивные сваи

а — бетонная; б — железобетонная цилиндрическая; в —коническая; г — с профилированной поверхностью; д — с одним уширением; е — с несколькими уширениями; ж — с камуфлетным уширением

По технологии возведения набивные сваи подразделяются на трамбованные, буронабивные, виброштампованные, камуфлетные, частотрамбованные. В слабых грунтах набивные сваи устраивают с использованием обсадных труб, или жидкого глиняного раствора; в плотных грунтах стенки скважин не закрепляют.

По виду используемого материала различают бетонные, железобетонные, грунтобетонные, песчаные, грунтовые сваи.

Основная литература 1, 2, 4.

Контрольные вопросы.

• 1. Приведите классификацию свай.
• 2. Назовите виды машин и оборудования для погружения и забивки свай.
• 3. Приведите схемы погружения свай забивкой.