×

 

Рекомендуем


Наши партнёры

 

 





Главная  /  Каталог статей  /  Строительство, монтаж

Установка свай. Описание технологий производства работ

Сваи из железобетона, шпунтованные и выполненные из металлических труб изготавливаются в заводских условиях. Деревянные сваи можно готовить на месте работ самостоятельно, хотя лучше заказывать их у производителя – качество защитного покрытия будет выше.

Установка свай на месте производится методами удара, вдавливания, вибрации, завинчивания, с применением электроосмоса и подмыва. Часто перечисленные методы применяются комбинационно. Выбор одного или другого способа размещения свай основывается на характеристиках грунта.

Забивка свай

Суть метода – применение ударной нагрузки для погружения свай в грунт. По мере их забивки частицы грунта смещаются по бокам, вверх и вниз. В итоге полностью забитая свая вытеснит грунт в объеме, примерно равном объему ее части, заведенной в землю – тем самым достигается большее уплотнение основания грунта. Участок грунтового уплотнения находится в нормальной плоскости по отношению к оси забитой сваи, его дистанция соответствует приблизительно двум свайным диаметрам.

На оголовок сваи производится ударная нагрузка, выполняемая механизмами особой конструкции – главным образом применяются дизельные молоты, в особенности трубчатые и штанговые.

Направляющая трубчатого дизель-молота представляет собой жестко зафиксированный цилиндр, оснащенный пятой (шаботом). Его ударный элемент – головка, расположенная на подвижном поршне. Топливо распыляется с последующим воспламенением во время удара молота по цилиндру, верхняя часть которого выполнена в форме сферы (топливо подается в эту выемку). Трубчатые дизель-молоты наносят порядка 47-55 ударов по свае в минуту.

Ударный механизм штанговых дизель-молотов образован цилиндром, движущимся по штангам-направляющим. Энергия, образующаяся в камере сгорания при воспламенении топливной смеси, бросает цилиндрический молот вверх при его соприкосновении с неподвижным поршнем. В минуту штанговый дизель-молот производит примерно 55 ударов.

Способность молота к погружению сваи определяется энергией, затрачиваемой на каждый удар. Ее значение связано с высотой падения и веса молота, а также энергией, полученной в камере сгорания. Энергия удара свайных молотов (измеряется в кДж) рассчитывается по выражениям:

  • E=0,90•Q•h (верно для трубчатых дизель-молотов);
  • E=0,40•Q•h (верно для штанговых дизель-молотов).

Соответственно, h – высота, с которой падает молот (измеряется в метрах), а Q – вес ударника молота, измеряется в ньютонах.

Выбор мощностных характеристик дизель-молота производится на основании расчета, в основе которого лежит коэффициент применимости молота и номинальная энергия, производимая одним ударом установки. Номинальная энергия рассчитывается по выражению Eн>25P, где P является расчетной нагрузкой на сваю и измеряется в ньютонах (Н).

Погружение свайВычислив Eн подбирают дизель-молот – для этого необходимы специальные справочные материалы. Следом необходимо выяснить, соответствуют ли выбранные мощностные характеристики молота его коэффициенту применимости (K). Последний рассчитывается по соотношению веса сваи и молота к энергии удара – K=(Q1+q)/Eн. В приведенном выражении Q1 – вес молота (измеряется в Н), q – вес сваи (в него включаются подбабка и наголовник, единица измерения – ньютоны).

Значение коэффициента применимости будет находиться в диапазоне 3,5-6 единиц, оно зависит от типа дизель-молота и материала, из которого выполнены сваи. К примеру, при установке свай из железобетона с использованием штангового молота K будет равен пяти, в случае деревянных свай – 3,5.

Комплектация дизель-молота включает в себя наголовник, отвечающий за крепление сваи и ее установку в направляющих. Также наголовник призван сохранить оголовье сваи от повреждений под ударами молота, для распределения ударной нагрузки по всей площади сваи. Полостное отверстие наголовника должно быть равным параметрам верхней части сваи.

Копр, подъемное устройство специальной конструкции, отвечает за подъем и размещение сваи в требуемом положении, за сохранение рабочего положения молота. Его основной элемент – стрела, вдоль нее выставляется перед началом работ молот и которая опускается по мере погружения сваи в грунт. Для забивки наклонных свай используют копры, чья стрела может наклоняться. Производятся копры на базе экскаваторов, кранов, автомашин и тракторов (т.е. самоходные) и рельсовые – башенные, универсального назначения.

Масса универсальных копров достаточно велика – свыше 20 т (вместе с лебедкой). Операции, сопровождающие сборку и демонтаж таких установок с предварительной подготовкой рельсовых путей – задачи непростые и очень трудоемкие. В связи с этим их применяют при достаточном объеме работ, а также при необходимости забивки свай длиной от 12 м.

Большая часть строительных объектов нуждается в сваях длиной от 6 до 10 м, вбиваемых самоходными установками. Они более маневренны и оснащены механизмами, упрощающими задачи по подводу свай к дизель-молотам, их подъему, закреплению оголовья сваи в наголовнике и настройке положения стрелы.

 

 

Технология забивки свай

Подготовленную и выровненную сваю вначале бьют молотом медленно – необходимо погрузить ее грунт под правильным углом. При этом ударная мощность молота ограничивается. Убедившись, что свая заходит в грунт в соответствии расчетным требованиям, мощность молота постепенно наращивают вплоть до его вывода на полную энергию удара. Каждый удар молота сопровождается погружением сваи в землю на определенную дистанцию, чья протяженность с каждым новым броском молота сокращается из-за сопротивления грунта. В конце концов, наступает ситуация, при которой дистанция ударного погружения сваи становится одинаковым – она называется «отказ».

Забивка сваи продолжается до тех пор, пока не будет достигнут расчетный отказ, приведенный в проекте. Замеры отказов проводятся с миллиметровой точностью. Величина отказа определяется по среднему значению от замеров глубины погружения сваи после нанесенной по ней серии ударов молота, носящей название «залог». Если установка свай производится паровоздушными молотами, действующими одиночно, либо дизель-молотами, то залог обычно соответствует десяти ударам по свае. Если же сваи вбиваются молотом двойного действия, то в качестве залога принимается количество ударов в течение 1-2 минут.

Замерив отказы после трех залогов, следующих один за другим, и вычислив среднее значение, его результат сравнивается с расчетными данными – если средний отказ будет меньше расчетного, то процедура установки сваи завершена.

В ситуации, когда работы по забивке сваи не дают необходимого отказа, то процесс установки приостанавливается на три-четыре дня, после чего вновь повторяется. Если при этом не удается вывести сваю на глубину, соответствующую 85% от проектной, а расчетный отказ, тем не менее, получен по результатам последовательных залогов, то требуется выявить причины, вызывающие эту проблему. Также следует связаться с организацией, разрабатывающей проект – нужно уточнить дальнейший порядок работ по установке свай.

Погружение свай вибрационным методом

Он базируется на меньшем коэффициенте трения в грунте, достигаемом в результате вибрации, а также снижения силы трения вдоль вводимой сваи. Вибрирование позволяет десятикратно снизить усилия, затрачиваемые в процессе забивки свай. Более того – достигается некоторое виброуплотнение грунта в зоне погружения сваи, приблизительно равной 1,5-3 ее диаметрам (размеры зоны уплотнения зависят от характеристик грунта).

Установка свай выполняется с использованием специальных устройств, называемых вибропогружатели. Это электромеханический механизм, действие которого заключается в придании вибрации сваям, он навешивается на мачту конструкции, отвечающей за погружение сваи и крепиться со свайным наголовником.Погружение свай

Принцип действия вибропогружателя базируется на взаимном гашении центробежных сил, направленных горизонтально, а вертикальные силы при этом суммируются – развитие этих сил вызывает вибратор.

Совместно работающий вибропогружатель и, наряду с его весом, масса сваи с наголовником, обеспечивают структурное разрушение слоев грунта с невозможностью обратного восстановления.

Низкочастотные вибропогружатели совершают 420 колебаний в минуту. Они используются в ходе погружения массивных трубчатых свай (оболочек), диаметр которых превышает 1000 мм, а также железобетонных свай. При этом важно соблюдать такое условие – общий вес вибросистемы должен быть превышен моментом эксцентриков как минимум семикратно в случае легких грунтов и не менее чем одиннадцатикратно для тяжелых и средних грунтов.

При погружении сваи по вибрационному методу в суглинистые и глинистые грунты под вводимой сваей формируется подушка из перемятой глины, более чем на 1/3 понижающая несущие характеристики свайной конструкции. Избежать этого возможно одним способом – последние 150-200 мм прохода сваи нужно обеспечить при помощи молота.

Металлические шпунты и легкие сваи, масса которых не более 3 т, размещаются в грунтах, в которых препятствие проходу острия сваи минимально, при помощи высокочастотных вибропогружателей – они совершают свыше полутора тысяч колебаний за минуту. Данные установки снабжены подрессоренной нагрузкой и состоят из вибратора, соединенного с грузом через серию пружин, а также электропривода.

Наибольшая результативность вибрационной технологии погружения свай достигается на несвязанных грунтах с высоким насыщением водой. Ее использование для установки свай в плотных, маловлажных грунтах возможно только лишь при подготовке предварительных (лидирующих) скважин, что требует применения буровых установок.

Комбинированные методы установки свай

Универсальный метод забивки свай сочетает в себе достоинства вибратора и молота – он базируется на использовании вибромолота. Среди вибромолотов различных конструкций наиболее распространены пружинные установки. Колебания вибровозбудителя обеспечиваются дебалансными валами. При сокращении зазора между сваей и ударной частью вибровозбудителя до дистанции меньшей, чем амплитуда колебаний вибровозбудительной установки – молот наносит удар по свайному наголовнику.

Вибромолоты способны настраиваться самостоятельно, что выражается в наращивании ударной энергии при повышении сопротивления грунта в процессе установки сваи. Ударная часть вибромолота должна иметь массу, сообразную половине массы сваи и находиться в диапазоне 650-1350 кг.

Погружение свай также выполняется с применением статического пригруза и установки, обеспечивающих вибрацию либо ударную вибрацию.

Погружение свайКонструкция вибровдавливающей установки включает в себя две рамы. Направляющая стрела, оборудованная вибропогружателем и системой блоков, через которые проведен от лебедки вдавливающий канат, выставлена на передней раме. Лебедка с двумя барабанами и электрогенератор с приводом от тракторного двигателя установлены на задней раме.

Рабочее положение установки вибровдавливания – вывод крюка, на котором подвешен вибропогружатель, над точкой ввода сваи в грунт. Затем вибропогружатель опускается до уровня земли, к нему через наголовник крепится свая и ее поднимают вверх, располагая нижнюю часть сваи на позиции. При активации работы лебедки и вибропогружателя свая утапливается в грунт благодаря суммарному весу самой сваи, вибропогружателя и, частично, трактора, чей вес передается свае по вдавливающему канату. В то же время свая подвергается вибрационному воздействию от низкочастотного погружателя, снабженного подрессоренной плитой.

Погружение вибровдавливанием дает максимальный эффект при длине свай не более 6 м. Этот метод позволяет обходиться без формирования путей для передвижек, избежать какое-либо разрушение тела сваи.

Винтовые сваи

Их метод погружения построен на использовании железобетонных и стальных свай, оснащенных наконечниками из стали. Завинчивание таких свай выполняется установками, расположенными на базе автомобилей.

Винтовые сваи используются в основном в процессе создания фундаментных опор для мачт линий электропередачи, а также для прочих сооружений, нуждающихся в несущих способностях таких свай наряду с их стойкостью к выдергиванию. Установки для их завинчивания состоят из рабочего органа, пульта управления, гидросистемы и дополнительного оборудования вспомогательного назначения.

Благодаря своей конструкции, рабочий орган обеспечивает выполнение следующих задач:

  • затягивание сваи в полость рабочего органа. Перед этим на нее одевается инвентарная стальная оболочка;
  • выдерживание угла завинчивания сваи в диапазоне 0-45о;
  • ввинчивание сваи в грунт посредством ее вращения, воздействуя в процессе на сваю осевым усилием;
  • извлечение (вывертывание) сваи, при возникновении такой потребности.

Вращение и наклон рабочего органа производятся при посредничестве редукторов от автомобильной коробки отбора мощности. Последовательность рабочих операций, проводимых в процессе завинчивания свай, совпадает с действиями, выполняемыми в ходе работ по забивке свай и их вибропогружению. Разница лишь в том, что вместо наголовника на сваю одевается стальная оболочка.

09.02.2015
Автор текста: Абдюжанов Рустам



Понравилась статья? Поделись с друзьями:


Данный текст статьи защищен авторскими правами! Любое копирование возможно, только после письменного согласия администрации.