Задание № 4. Выбор оборудования для погружения забивных свай

Забивка свай молотом

Исходные данные

Свая сплошного сечения массой m_c и стороной сечения d_c погружается в глинистые грунты трубчатым дизель-молотом (табл.4.1). Там же приведены значения несущей способности сваи F_d, расчетной вертикальной нагрузки на сваю N и контрольного остаточного отказа S_a. Масса наголовника для всех свай принята m_c = 0,5 т.

Требуется: подобрать марку молота, необходимого для погружения сваи до проектной отметки.

Методические указания

Подбор молота для забивки свай осуществляется по четырем ус­ловиям (приложение 5 СНиП 3.02.01 - 87).

Условие первое. Энергия удара молота Е_h, кДж, необходимая для достижения проектной расчетной вертикальной нагрузки на сваю N, кН, должна быть не менее

Е_h ≥ 0,045 N . (4.1)

При забивке наклонных свай Е_h определяют с учетом повышающего

коэффициента, значения которого принимают равными 1,1; 1,15 и 1,25; для свай с наклонами − соответственно 5:1; 4:1 и 3:1.

Условие второе. Выбираемый тип молота должен удовлетво­рять условию

, (4.2)

где К – коэффициент применимости молота, принимаемый по табл. П.10; m₁, m₂, m₃ – соответственно масса молота, сваи с наголовником и подбабка (если он применяется), т; Е_d – расчетная (паспортная) энер­гия удара молота, кДж (см. табл. П. 9).

Таблица 4.1

Данные о погружаемой свае, действующих нагрузках и контрольном отказе

№ варианта	dc, м	mc, т	Fd, кН	N, кН	Sa, м
1	0,3	3,4	1750	983	0,0008
2	0,35	7,7	2800	1530	0,0011
3	0,40	6,4	1200	750	0,0009
4	0,3	4,5	2500	1390	0,0010
5	0,35	3,1	1260	790	0,0007
6	0,4	10,0	3270	1750	0,0006
7	0,3	2,7	1500	830	0,001
8	0,35	4,3	1000	670	0,0012
9	0,4	6,0	2340	1290	0,0008
10	0,3	3,8	1950	1160	0,0007
11	0,35	4,9	2180	1260	0,0011
12	0,4	8,0	3000	1680	0,0008
13	0,3	4,1	1430	790	0,0009
14	0,35	5,2	1850	1100	0,0010
15	0,4	7,2	2390	1380	0,0015
16	0,3	5,6	2520	1570	0,0008
17	0,35	6,7	1710	1000	0,0012
18	0,4	4,0	1350	810	0,0007
19	0,35	6,1	2900	1670	0,0010
20	0,4	4,8	2180	1300	0,0011

Условие третье. Для избежания применения подмыва или бурения лидерных скважин значение необходимой энергии удара молота, обеспечивающей погружение свай до проектной отметки без дополнительных мероприятий, следует определять по формуле

Е_h ≥ , (4.3)

где F_i – несущая способность сваи в пределах i-го слоя грунта, кН.

Для последнего слоя несущую способность принимают как за счет сил трения по боковой поверхности сваи, так и по сопротивлению грунта под ее подошвой;

h_i – толщина i-го слоя грунта, м;

B – число ударов молота, уд./мин, для трубчатых молотов всех типов

(табл. П.9) можно принять B = 42 уд./мин;

t – чистое время, затраченное на погружение сваи.

По СНиП 3.02.01 - 87 произведение B·t, т.е. общее число ударов, необходимое для погружения сваи, рекомендуется принимать не более 500. При этом t = 500 : 42 = 12 мин. Практически это справедливо для маломощных свай сечением до 400 x 400 мм. Для более мощных свай, например диаметром 800 мм, чистое время забивки будет в несколько раз больше. В первом приближении его можно принять до 30 мин;

n – параметр, принимаемый 5,5 для трубчатых и 4,5 для штанго­вых

дизель - молотов;

т₄ – масса ударной части молота, т.

Условие четвертое. В зависимости от расчетной энергии удара Е_d выбранного молота и несущей способности сваи F_d значение контрольного остаточного отказа S_a от одного удара при последнем (контрольном) залоге в 10 ударов при добивке железобетонных и стальных свай длиной не более 25 м должно удовлетворять условию

S_a ≤ , (4.4)

где η – коэффициент материала сваи, принимаемый для железо­бетонных свай с наголовником, равным 1500 кН/м²; деревянных – 1000 кН/м²; стальных – 5000 кН/м²; А – площадь поперечного сечения сваи, м², ограниченная наружным контуром независимо от наличия или отсутствия у сваи

полости и остриг.

Удовлетворяющий всем четырем условиям принятый тип молота и высота падения его ударной части должны быть дополнительно проверены на максимальные сжимающиеся напряжения, появляющиеся в свае при ее забивке.

Пример

Исходные данные

Свая сплошного сечения квадратная: масса сваи m_c = 10,0 т;

размер стороны сечения d_c = 0,4 м;

масса наголовника m_Н = 0,5 т;

несущая способность сваи F_d = 2500 кН;

расчетная вертикальная нагрузка на сваю N = 1350 кН;

контрольный остаточный отказ сваи S_a = 0,001 м.

1. По условию первому определяем требуемую энергию удара молота E_h = 0,045, N = 0,045 · 1350 = 60,75 кДж.

По табл. П.9 выбираем молот С-1047А с энергией удара Е_d 61,8 кДж.

2. По условию второму проверяем выбранный молот:

масса молота m₁ = 5,8 т;

масса сваи с наголовником m₂ = 10+0,5=10,5 т;

масса подбабка m₃ = 0.

.

По табл. П.10 определяем коэффициент применимости молота K : K = 0,6 т/кДж – для трубчатых дизель-молотов при материале сваи – железобетон.

0,6 > 0,26.

Условие выполняется.

3. По условию третьему устанавливаем необходимость примене-

ния подмыва или бурения лидерных скважин:

при погружении сваи до проектной отметки ∑F_i h_i = F_d;

общее число ударов B · t = 500;

параметр для трубчатых дизель-молотов n = 5,5;

масса ударной части молота m₄ = 2,5 т.

кДж,

60,75 кДж > 48,5 кДж.

Условие выполняется, дополнительные мероприятия для погружения сваи не требуется.

3. По условию четвертому проверяем отказ сваи:

коэффициент материала сваи η = 1500 кН/м²,

площадь поперечного сечения сваи A = 0,4 х 0,4 = 0,16 м².

=

= м,

S_a = 0,001 м.

0,001 м < 0,00105 м. Условие выполняется:

Принимаем трубчатый дизель-молот С-1047А.

Вибропогружение свай

Исходные данные

Сваю-оболочку диаметром d и длиной l (см. табл.4.2) необходимо погрузить в нескальный грунт (табл.4.3). Масса сваи с наголовником m_c, несущая способность сваи по грунту F_d приведены в табл. 4.2 и 4.3. В табл. 4.3 также приведен вид грунта основания.

Таблица 4.2