Вибрационный и виброударный методы

При вибрационном методе сваю погружают с помощью вибра­ционных машин, оказывающих на сваю динамические воздейст­вия. Эти воздействия позволяют преодолеть сопротивление трения на боковой поверхности сваи, лобовое сопротивление грунта, возникающее под острием сваи, и погрузить сваю на проектную глубину.

Вибропогружатель, представляющий собой электромеханиче­скую машину вибрационного действия, подвешивают к мачте сваепогружающей установки (рис. VIII.6,a) и соединяют наго­ловником со сваей.

Действие вибропогружателя основано на принципе, при кото­ром вызываемые дебалансами вибратора горизонтальные центро­бежные силы взаимно ликвидируются, в то время как вертикаль­ные суммируются.

Амплитуда колебаний и масса вибросистемы (вибропогружа­тель, наголовник и свая) должны обеспечить разрушение струк­туры грунта с необратимыми деформациями.

При выборе низкочастотных погружателей (420 колебаний в 1 мин), применяемых при погружении тяжелых железобетонных свай и оболочек (трубчатых свай диаметром 1000 мм и более), необходимо, чтобы число, выражающее момент эксцентриков в» кг-м, превосходило число, выражающее массу вибросистемы, не менее чем в 7 раз для легких грунтов и в И раз для средних и тяжелых грунтов.

При вибрационном погружении в глину или тяжелый сугли­нок под нижним концом сваи образуется перемятая глинистая подушка, которая вызывает значительное (до 40%) снижение не­сущей способности сваи. Чтобы устранить возникновение этого-явления, сваю погружают на заключительном отрезке длиной 15...20 см ударным методом.

Для погружения легких (массой до 3 т) свай и металличе­ского шпунта в грунты, не оказывающие большого лобового со­противления под острием сваи, применяют высокочастотные (1500 и более колебаний в 1 мин) вибропогружатели с подрес­соренной пригрузкой, которые состоят из вибратора и присоединен­ного к нему с помощью системы пружин дополнительного груза и приводного электродвигателя (рис. VIII.7).

Вибрационный метод наиболее эффективен при несвязных во-донасыщенных грунтах.

Применение вибрационного метода для погружения свай в. маловлажные плотные грунты возможно лишь при устройстве лидирующих скважин, т. е. при предварительном выполнении» другого процесса, требующего буровых механизмов.

Более универсальным является виброударный метод погруже­ния свай с помощью вибромолотов, которые по виду привода раз­деляются на электрические, пневматические, гидравлические ». вибромолоты с двигателем внутреннего сгорания;

Наиболее распространенные пружинные вибромолоты (рис.. VIII.7) работают следующим образом. Вибровозбудитель при вращении валов с дебалансами в противоположных направлениях совершает периодические колебания. Когда зазор между удар­ником вибровозбудителя и сваей меньше амплитуды колебаний вибровозбудителя, ударник периодически ударяет по наковальне наголовника сваи.

Вибромолоты могут самонастраиваться, т. е. увеличивать-энергию удара с повышением сопротивления грунта погружению-свай.

Масса ударной части (вибровозбудителя) вибромолота при­менительно к погружению железобетонных свай должна быть. не менее 50% массы сваи и составлять 650...1350 нг.

ПОГРУЖЕНИЕ СВАЙ ВДАВЛИВАНИЕМ, ВИБРОВДАВЛИВАНИЕМ И ЗАВИНЧИВАНИЕМ

Статическое и вибрационное вдавливание свай осуществляют с помощью специальных установок, действующих на сваю массой либо массой и вибрацией одновременно. Для погружения свай методом статического вдавливания (рис. VIII.8,a) используют установки, состоящие из двух тракторов, оборудованные направляющей рамой, опорной плитой, наголовником для передачи давления, соединенным с вдавливающим полиспастом. На одном из тракторов смонтирована 5-тонная лебедка, на другом — лебед­ка с тяговым усилием 0,15 МН.

Технология вдавливания свай следующая. Трактор с мачтой устанавливают над местом погружения свай и с помощью малой лебедки опускают на землю опорную плиту. После этого на опор­ную плиту устанавливают пригрузочный трактор. Предваритель­но с помощью малой лебедки сваю помещают в проем мачты трактора, находящегося на грунте. Усилия от большой лебедки передаются на наголовник, и он начинает перемещаться по на­правляющим, обеспечивая тем самым вдавливание сваи.

Установка развивает усилие вдавливания до 350 кН и может погрузить за смену 13... 15 свай длиной до 6 м. Точность установки сваи обеспечивается устройством «лидирующих» направляющих скважин. Такие скважины устраивают буровыми стан­ками на глубину, меньшую, чем проектная отметка погружаемых свай, на 0,5...1 м. Достоинства данного метода — простота мон­тажа установки на строительной площадке, недостаток — низкая производительность из-за малой маневренности.

Более эффективным является метод динамического (вибраци­онного) вдавливания свай с помощью вибровдавливающих уста­новок, когда свая погружается от комбинированных действий вибрации и статической пригрузки. Вибровдавливающая установ­ка (рис. VIII.8,6) состоит из двух рам. На задней раме находят­ся электрогенератор, работающий от тракторного двигателя, и двухбарабанная лебедка, на передней раме направляющая стрела с вибропогружателем и блочки, через которые проходит к вибропогружателю вдавливающий канат от лебедки. Когда вибровдавливающая установка займет - рабочее положение (крюк подвески вибропогружателя должен находиться над ме­стом погружения сваи), вибропогружатель опускают вниз, наго­ловником соединяют со сваей и поднимают в верхнее положение, а сваю устанавливают на место ее забивки. После включения вибропогружателя и лебедки установки свая погружается за счет собственной массы, массы вибропогружателя и части массы трактора, передаваемой вдавливающим канатом через вибропо­гружатель на сваю. Одновременно на сваю действует вибрация, создаваемая низкочастотным погружателем с подрессоренной плитой.

Метод вдавливания не требует устройства каких-либо путей для рабочих передвижек, исключает разрушение свай и особенно эффективен при погружении свай длиной до 6 м.

Погружение свай методом завинчивания (рис. VIII.9) применяют главным образом при устройстве фундаментов под мачты линий электропередачи, радиосвязи и других сооружений, где в достаточной мере могут быть использованы несущая способность поверхности свай. При боковом расположении подмывные трубки крепит таким образом, чтобы наконечники находились у свай на 30...40 см выше острия, у оболочек — на 150...200 см выше ножа.

Для подмыва грунта подают воду в трубки под давлением не менее 0,5 МПа. При подмыве нарушается сцепление между частицами грунта под подошвой и частично по боковой поверхности свай, что снижает несущую способность сваи. Поэтому сваи на последнем метре или двух метрах погружают без подмыва. При погружении оболочек подмыв прекращают, когда нож не дошел на 0,5 м до проектной отметки. Применение подмыва не допускается, если имеется угроза просадки близлежащих сооружений, а также при наличии просадочных грунтов. Погружение свай с подмы­вом требует (помимо установки насосов и укладки разводящей ли­нии) выполнения следующих дополнительных операций: креплений к сваям подмывных трубок с наконечниками; присоединения верхних концов подмывных трубок с помощью гибких рукавов к разводящему трубопроводу; включения и выключения мотора насоса; извлечения подмывных трубок, которые должны использоваться многократно. Дополнительные операции приводят к увеличению трудоемкости и стоимости работ, в связи с чем этим методом пользуются довольно редко и главным образом при погружении тяжелых свай длиной 8 м и более и оболочек.

ПОГРУЖЕНИЕ СВАЙ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОДМЫВА И ЭЛЕКТРООСМОСА

Для погружения свай с применением подмыва грунт разрых­ляют и частично вымывают струями воды, вытекающими под давлением из нескольких трубок диаметром 38...62 мм, укреплен­ных на свае. При этом сопротивление грунта у острия сваи снижа­ется, а поднимающаяся вдоль ствола вода размывает грунт, уменьшая тем самым трение по боковым поверхностям сваи. Расположение подмывных трубок может быть боковым, когда две или четыре подмывные трубки с наконечниками находятся по бо­кам сваи, и центральным, когда один одноструйный или много­струйный наконечник размещен по центру погружаемой сваи.

При боковом подмыве трубки могут быть повреждены, а при перерывах в работе— заполняться грунтом. При неравномерном размыве сваи могут отклоняться от проектного положения. При боковом подмыве (по сравнению с центральным) создаются более благоприятные, условия для уменьшения сил трения по боковой поверхности свай. При боковом расположении подмывные трубки крепит таким образом, чтобы наконечники находились у свай на 30...40 см выше острия, у оболочек — на 150...200 см выше ножа.

Для подмыва грунта подают воду в трубки под давлением не менее 0,5 МПа. При подмыве нарушается сцепление между ча­стицами грунта под подошвой и частично по боковой поверхности свай, что снижает несущую способность сваи. Поэтому сваи на последнем метре или двух метрах погружают без подмыва. При погружении оболочек подмыв прекращают, когда нож не дошел на 0,5 м до проектной отметки. Применение подмыва не допускает­ся, если имеется угроза просадки близлежащих сооружений, а так­же при наличии просадочных грунтов. Погружение свай с подмы­вом требует (помимо установки насосов и укладки разводящей ли­нии) выполнения следующих дополнительных операций: креплений к сваям подмывных трубок с наконечниками; присоединения верх­них концов подмывных трубок с помощью гибких рукавов к разво­дящему трубопроводу; включения и выключения мотора насоса; извлечения подмывных трубок, которые должны использоваться многократно. Дополнительные операции приводят к увеличению трудоемкости и стоимости работ, в связи с чем этим методом поль­зуются довольно редко и главным образом при погружении тяже­лых свай длиной 8 м и более и оболочек.

С использованием электроосмоса погружают сваи в глинистые грунты. В этом случае после кратковременного действия постоян­ного тока вокруг забиваемой сваи, подключенной в сеть в качестве катода, влажность грунта возрастает и в нем возникают водона-сыщенные зоны. Погружение сваи-катода облегчается, поскольку уменьшаются лобовое и боковое сопротивления грунта. У ранее забитой сваи, служащей анодом, образуется зона грунта со сни­женной влажностью. После прекращения подачи тока происходит восстановление первоначального состояния грунтовых вод и не­сущая способность свай, являющихся катодами, возрастает.

Дополнительные операции при погружении железобетонных свай с использованием электроосмоса связаны с оснащением свай полосами стали — электродами, площадь которых занимает 20...50% боковой поверхности свай. Эта операция отпадает при погружении металлических свай методом завинчивания.

ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ПОГРУЖЕНИЯ СВАЙ

От расположения свай в свайном поле и параметров сваепогружающего оборудования зависит порядок погружения свай. Кроме того, следует учитывать последующие процессы, т. е. устройство свайного ростверка (конструкции из плит или балок), венчающего головы группы свай и передающего на сваи нагруз­ки от здания или сооружения. Порядок погружения свай опреде­ляется ППР.

Наибольшее распространение имеет рядовая система погружения свай (рис. VIII. 13), применяющаяся при прямолинейном расположении их отдельными рядами и при забивке кустов свай.

Спиральная система предусматривает погружение свай кон­центрическими рядами от краев к центру свайного поля; она позволяет в ряде случаев получить минимальную протяженность пути сваепогружающей установки. Если расстояние между цент­рами свай менее пяти их диаметров (или соответственно разме­ров сторон поперечного сечения), грунт в середине свайного поля может уплотняться, что усложняет процесс. При этом бы­вают случаи, когда невозможно погрузить сваи, расположенные в этой зоне.

При больших расстояниях между сваями порядок погружения определяется технологическими соображениями, прежде всего использованием эффективного оборудования. Так, например, у некоторых копров башенного типа мачты опираются на выдвиж­ные рамы, расположенные над платформами-тележками и сме­вдающиеся примерно на 1 м. Этими копрами можно забивать сваи двух рядов с одной стоянки копра. Для сооружения под­земной части жилых домов применяют специальные краны, осна­щенные навесным копровым оборудованием, двухбарабанной ле­бедкой для подъема молота и сваи и дизель-молотом. Такие краны могут забивать сваи длиной 8 м, перемещаясь по рельсо­вому пути, уложенному примерно на нулевой отметке, вдоль бровок котлована строящегося здания.

Весьма эффективно забивать сваи с помощью мостовой свае­бойной установки (рис. VIII. 14) при устройстве свайных фунда­ментов жилых и промышленных зданий большой протяженности. Эта установка представляет собой передвижной мост, по которо­му перемещается тележка с копром. Сваи длиной 8... 12 м заби­вают дизель-молотом. Так как мачта копра опускается ниже пола рабочей площадки копра, можно забивать сваи ниже рамы моста. Данная установка является своего рода координатным устройством, облегчающим выполнение разбивки мест погруже­ния сваи, при этом можно устанавливать сваи с большой сте­пенью точности. Расположение сваи в зоне действия мостовой установки позволяет сократить продолжительность операций по подтаскиванию сваи, что в свою очередь повышает производи­тельность всего процесса. Если выполнение земляных работ затя­гивается или подъезд к сваебойным установкам затруднен, а сваи расположены вне свайного поля у бровки свайного оборудования, деобходимо сваи складировать в штабеля, что приводит к допол­нительным затратам труда. Устройство шпунтовых ограждений из металлических и дере-зянных шпунтов начинают с погружения маячных свай, к кото­рым в 2—3 яруса крепят схватки, служащие направляющими при забивке шпунта.

При погружении свай зимой с использованием ТЭНов или других электронагревателей (рис. VIII. 15) для оттаивания мерз­лого грунта район забивки свай разбивают на три участка-за­хватки: на первом бурят скважины, на втором скважины уже заранее пробурены и утеплены сверху, на третьем сваи погружа­ют. Интервал между отогревом скважины и погружением в нее сваи не должен превышать одной смены. Примерно так же с раз­бивкой на захватки устанавливают порядок погружения свай, ес­ли устройство ростверков начинают до завершения погружения всех свай под здание или сооружение.

ИЗВЛЕЧЕНИЕ СВАЙ

Сваи (главным образом металлические шпунты) извлекают, когда они выполнят свою роль во временном сооружении (ограж­дение котлована, перемычка в голове канала и т. п.). Кооме то­го, иногда извлекают неправильно забитые сваи.

Извлекают сваи с помощью оборудования, работающего по принципу статического действия (гидравлические и винтовые домкраты, лебедки). Кроме того, применяют оборудование, ока­зывающее на сваи динамическое воздействие: сваевыдергиватели, паровоздушные молоты двойного действия, вибромолоты и др. Выбирают механизмы для выдергивания свай путем расчетов Тяговых усилий с учетом массы извлекаемой сваи, глубины забив­ки, возможной деформации при забивке, продолжительности на­хождения сваи во временном сооружении и свойств грунта. Извлечение шпунтов следует начинать на участке, где ожидается наименьшее сопротивление выдергиванию. После извлечения пер­вой шпунтовой сваи или пакета последующие, как правило, вы­дергивают при меньшем тяговом усилии. Извлечение шпунта с по­мощью вибрационных методов происходит при скорости примерно 3 м/мин в песчаных и 1 м/мин в глинистых грунтах.

Деревянные сваи и шпунты, если нет необходимости их выдер­гивать, срезают механическими пилами. Для этого применяют несложное устройство с циркульными пилами для срезки дере­вянных свай под водой. Стальные шпунтовые сваи срезают ав­тогеном.

Процесс извлечения сваи состоит из следующих операций: установки сваевыдергивателя; подготовки сваи к извлечению (соединение со сваевыдергивателем или молотом); выдергивания сваи. Использование парового сваевыдергивателя, который под­вешивается к крюку крана и имеет приспособление для захвата сваи, позволяет повысить производительность процесса извлече­ния свай за счет сокращения продолжительности вспомогатель­ных операций.

ВЫБОР МЕТОДОВ ПОГРУЖЕНИЯ СВАЙ И СВАЕПОГРУЖАЮЩЕГО ОБОРУДОВАНИЯ

При погружении свай основными факторами, определяющими выбор метода, являются физико-механические свойства грунта, вид свай, глубина погружения, производительность применяемых сваепогружающих установок и свайных погружателей, а также объем свайных работ.

От длины, формы и массы погружаемых свай зависит выбор основных параметров сваепогружающего оборудования. Кроме того, для правильного выбора оборудования следует опреде­лить необходимую производительность установки.

Проведенные наблюдения за погружением железобетонных свай длиной 7 м и поперечным сечением 30X30 см показали, что производительность установок может составлять 16...23 сваи в смену; при проведении динамических испытаний это число уменьшается на 2...3 сваи. Данные о норме времени на погружение свай различными установками (на базе экскаваторов, тракторов, копрами и т. д.) для разных типов молотов и погружателей, а также составы рабочих звеньев приведены в ЕНиР.

Помимо основного условия — максимальной механизации ос­новных и вспомогательных операций — сваепогружающие уста­новки должны иметь небольшую массу, минимальную транспорт­ную высоту и максимальную Число машин, необходимых для выполнения свайных работ, определяют, исходя из эксплуатационной сменной производитель­ности Я_см сваепогружающей установки:

лсм = Кв-492/(г₀ + г_в), (viii.2)

где Кв — коэффициент использования установки по времени (можно принимать 0,9); 492 — продолжительность смены, мин; t_a — выполнение основной операции — погружения свай, мин; t_s — продолжительность вспомогательных операций, вклю­чая перемещение установки, мин.

Зная Ясм и установленный срок производства свайных работ, необходимое число сваепогружающих установок N определяют по формуле

N = S/(n_cltT), (viii. 3)

где S — число свай в свайном сооружении; Т — установленный срок производ­ства свайных работ, смена.

Для выбора сваепогружающих установок, исходя из годовой их выработки, в которой учтены затраты времени на ремонты, профилактику, демонтаж, монтаж и перебазировку машин, при­меняют метод, предусматривающий решение задачи в два этапа. На первом этапе определяют число сваепогружающих установок ваданных параметров. Затем отбирают те типы установок, кото­рые обеспечивают выполнение заданного объема работ с мини­мальными затратами.

МЕТОДЫ УСТРОЙСТВА НАБИВНЫХ СВАЙ

Набивные сваи устраивают на месте их проектного положе­ния путем укладки (набивания) в полости (скважины), образуе­мые в грунте, бетонной смеси или песка (грунта). Сваи часто делают с уширенной нижней частью — пятой. Уширение получают путем разбуривания грунта специальными бурами, распирания грунта усиленным трамбованием бетонной смеси в нижней части скважины или путем взрывания заряда взрывчатого вещества.

В зависимости от способов создания в грунте полости и мето­дов укладки и уплотнения материала на"бивки сваи подразделя­ют на буронабивные, пневмонабивные, вибротрамбованные и ■ частотрамбованные.

Устройство буронабивных бетонных и железобетонных свай. Характерной особенностью технологии устройства буронабивных свай являются предварительное бурение скважин до заданной отметки и последующее формирование ствола сваи.

В зависимости от грунтовых условий буронабивные сваи уст­раивают одним из следующих трех способов: без крепления сте­нок скважин (сухой способ), с применением глинистого раство­ра для предотвращения обрушения стенок скважин, с креплени­ем скважин обсадными трубами.

Сухой способ (рис. VIII. 16) применим в устойчивых грун­тах, которые могут держать стенки скважины (просадочные и глинистые твердой, полутвердой и тугопластичной консистенции). Технология устройства таких свай состоит в следующем. Метода­ми вращательного бурения (шнековая колонна или ковшовый бур) в грунте разбуривают скважину необходимого диаметра и на заданную глубину. После достижения забоем скважины проект­ной отметки в необходимых случаях нижнюю часть скважины расширяют с помощью специальных расширителей, закрепленных на буровой штанге и входящих в комплект бурового станка. Принцип работы расширителя следующий: давление, передавае­мое через штангу, раскрывает шарнирную систему ножей расши­рителя; при вращении штанги ножи срезают грунт, попадающий в бадью, расположенную под расширителем. За 4—5 операций 'срезывания и извлечения грунта образуется уширенная полость диаметром до 1,6 м. После приемки скважины в установленном порядке при необходимости в ней монтируют арматурный кар­кас и бетонируют методом вертикально перемещающейся трубы (ВПТ). Применяемые в строительстве бетонолитные трубы, как правило, состоят из отдельных секций и имеют стыки, позволяю­щие быстро и надежно соединять трубы. В приемную воронку бетонную смесь подают непосредственно из автобетоносмесителя или с помощью специального загрузочного бункера. По мере укладки бетонной смеси бетонолитную трубу извлекают из сква­жины. Уплотняют бетонную смесь в скважине с помощью вибра­торов, укрепленных на приемной воронке бетонолитной трубы. По окончании бетонирования скважины голову сваи формуют в специальном инвентарном кондукторе и в зимнее время защища­ют утеплителем. Чаще всего по этой технологии изготовляют бу­ронабивные сваи "диаметром 400, 500, 600, 1000 и 1200 мм и длиной до 30 м.

Глинистый раствор для удержания стенок скважин от обру­шения применяют при устройстве буронабивных свай (рис. VIII. 17) в неустойчивых обводненных грунтах. В этом случае сква­жины бурят вращательным способом. Однако при проходке по скальным включениям и прослойкам используют сменные рабо­чие органы ударного типа (грейферы, долота). Глинистый раст­вор поступает в скважину по пустотелой буровой штанге. За счет гидростатического давления, оказываемого этим раствором, плотность которого 1,2... 1,3 г/см³, устраивают сваи без обсадных труб. Глинистый раствор готовят на месте производства работ преимущественно из бентонитовых глин, и по мере бурения его нагнетают в скважину. Поднимаясь по скважине вдоль ее сте­нок, глиняный раствор попадает в зумпф откуда возвращается насосом в буровую штангу для дальнейшей циркуляции. Затем в скважину устанавливают арматурный каркас. Бетонную смесь подают с помощью вибробункера с бетонолитной трубой, которую опускают в скважину. Вибрируемая бетонная смесь, поступая в скважину, вытесняет глинистый раствор. По мере заполнения скважины бетонной смесью бетоновод извлекают.

Рассмотренный метод крепления стенок скважин является на­иболее простым. Однако он недостаточно надежен и весьма тру­доемок при производстве работ зимой.

Устройство буронабивных свай с креплением стенок скважин обсадными трубами (рис. VIII. 18) возможно в любых геологи­ческих и гидрогеологических условиях. Обсадные трубы можно оставлять в грунте или извлекать из скважин в процессе изготов­ления свай (инвентарные трубы). Секции обсадных труб, как правило, соединяют стыками специальной конструкции или с помощью сварки. Погружают обсадные трубы в процессе буре­ния скважины гидродомкратами, а также посредством забивки трубы в грунт или вибропогружением. Бурят скважины враща­тельным или ударным способом специальными установками.

При ударном бурении обсадная труба погружается в груш по мере разработки скважины. При этом отдельные секции обсадных труб наращивают по мере необходимости.

При вращательном способе бурения вначале пробуривают ли-дерную скважину на длину секции обсадной трубы, после чего в скважину погружают обсадную трубу. Затем бурят следующий участок скважины, после чего наращивают и погружают в сква­жину очередную секцию обсадной трубы. Эти операции повто­ряют до окончания бурения скважины на проектную отметку.

После зачистки забоя и установки в скважине арматурного каркаса скважину бетонируют методом ВПТ. По мере заполне­ния скважины бетонной смесью инвентарную обсадную трубу извлекают. При этом специальная система домкратов, смонтированных на установке, сообщает обсадной трубе возвратно-посту­пательное и полувращательное движение, дополнительно уплот­няя бетонную смесь. По окончании бетонирования скважины го­лову сваи формуют в специальном инвентарном кондукторе.

Для устройства уширений в основаниях свай, как правило, применяют взрывной способ. Для этого (рис. VIII. 19) в пробу­ренной скважине устанавливают обсадную трубу так, чтобы ее нижний конец не доходил до дна скважины на 1,2... 1,5 м, т. е был за пределами действия камуфлетного взрыва. В обсадную трубу опускают на дно скважины заряд взрывчатки расчетной массы и выводят проводники от детонатора к подрывной машине. Трубу заполняют бетонной смесью и производят взрыв. Энергия взрыва уплотняет грунт и создает сферическую полость, которая немедленно заполняется бетонной смесью из обсадной трубы. Окончательно заполняют скважину описанным выше способом.

В СССР буронабивные сваи изготовляют диаметром 880... 1200 мм, длиной до 35 м. Для устройства буронабивных свай используют литую бетонную смесь с осадкой конуса 16...20 см.

Пневмонабивные сваи применяют при устройстве свайных фундаментов в грунтах с большим притоком воды, затрудняющим сооружение буронабивных свай. В этом случае бетонную смесь укладывают в полость обсадной трубы при постоянном повышен­ном давлении воздуха (0,25...0,3 МПа), который подается от компрессора через ресивер. Бетонную смесь подают небольшими порциями через специальное устройство — шлюзовую камеру, действующую по принципу пневмонагнетательных установок, при­меняемых для транспортирования бетонной смеси. Шлюзовые камеры состоят из двух отрезков труб, соединенных фланцами, ко­торые имеют верхние и нижние отверстия, закрываемые клапана­ми. При подаче смеси через воронку в верхнюю камеру закрыт ее нижний клапан; после подачи порции верхний клапан верхней камеры закрывается, а нижний открывается и т. д. В целях эко­номии сжатого воздуха применяют герметизированные бетоносмесители.

Армируют пневмонабивные сваи путем погружения стержней арматуры в свежий бетон.

Вибротрамбованные сваи (рис. VIII. 20) используют в сухих связных грунтах, в которых можно укладывать бетонную смесь в открытую скважину глубиной 4...6 м.

Такие сваи устраивают следующим образом.В грунт с помощью вибропогружателя, подвешенного к экскаватору, погружают стальную обсадную трубу, имеющую на конце съемный железо­бетонный башмак.

После погружения трубы вибропогружатель снимают и внут­реннюю полость трубы заполняют на 0,8... 1 м бетонной смесью. С помощью трамбующей штанги, подвешенной к вибропогружателю, смесь трамбуют, в результате чего она вместе с башмаком вдавли­вается в грунт, образуя при этом уширенную пяту. Заполнив бетон­ной смесью обсадную трубу, ее извлекают из грунта с помощью экскаватора при работающем вибропогружателе. После извлече­ния трубы устанавливают арматурный каркас для связи головы сваи с железобетонным ростверком.

Частотрамбованные сваи устраивают путем забивки обсадных труб, опирающихся на металлический (обычно чугунный) нако­нечник. Затем в полости, образованной обсадной трубой, устраи­вают армированную (или неармированную) сваю, уплотняя бе­тонную смесь с помощью ударов паровоздушного молота двойно­го действия, передающихся через трубу.

Частотрамбованные сваи (рис. VIII.21) устраивают с помощью специально оборудованного копра в такой последователь­ности. На копер лебедкой поднимают паровоздушный молот-двойного действия и обсадную трубу, которая в верхней части имеет оголовок. На нижний конец обсадной трубы насаживают металлический башмак со смоляным канатом, чтобы исключить проникание в трубу воды. Под действием ударов молота обсад­ная труба погружается до проектной отметки. Погружаясь, труба раздвигает частицы грунта и уплотняет его. Затем молот подни­мают и в полость трубы опускают арматурный каркас (если сваи армируются). Из вибробадьи с помощью каната через воронку подают в полость обсадной трубы бетонную смесь с осадкой ко­нуса 8... 10 см.

Параллельно с укладкой смеси извлекают (вытягивают) об­садную трубу из грунта, причем металлический башмак остает­ся у основания сваи. В это время молот двойного действия, вновь соединенный с обсадной трубой, уплотняет бетонную смесь. При этом сила его погружающего удара в 2 раза меньше выдерги­вающих усилий, передаваемых на обсадную трубу. При ударах молота, направленных вверх, труба должна извлекаться на 4...5 см из грунта, а при ударах, направленных вниз,— погружаться на 2...3 см. Удары, направленные вниз, наряду с вибрационным воздействием трубы значительно уплотняют бетонную смесь, впрессовывая ее в стенки скважины, что в свою очередь допол­нительно уплотняет грунт.

Песчаные (грунтовые) набивные и грунтобетонные сваи применяют для уплотнения слабых грунтов. В этих случаях ис­пользуют самоходные стреловые краны со специальными приспо­соблениями в виде стальной обсадной трубы с коническим четы-рехлопастиым раскрывающимся наконечником. Трубу заполняют песком (грунтом) и с помощью вибропогружателя погружают на проектную глубину (рис. VIII.22). Когда труба движется вверх, кольцо, открывающее лепестки наконечника, спадает и остается в грунте, а песок (сухой грунт) заполняет скважину. Песок уплотняют за счет вибрации от погружателя или трамбов­ками с помощью легкого копра. Таким способом выполняют на­бивку скважин на глубину до 7 м.

В последние годы стали устраивать грунтобетонные сваи, для чего применяют бурильно-крановые машины с пустотелой буро­вой штангой, имеющей на конце смесительный бур с режущими и перемешивающими лопастями. Через штанги нагнетают раство-ронасосом водоцементную суспензию, изготовляемую в раство-росмесителе. Смесительный бур при обратном вращении и извле­чении послойно уплотняет грунт, насыщенный водоцементной эмульсией. В результате образуется грунтобетонная свая, изго­товленная на месте без выемки грунта.

ТЕХНОЛОГИЯ УСТРОЙСТВА РОСТВЕРКОВ

В зависимости от типа свай и конструкции ростверка выбира­ют технологию его устройства. При сваях из бетона и железобе­тона ростверки выполняют из сборного и монолитного железобе­тона.

При забивных сваях, головы которых часто оказываются на разных отметках, перед устройством ростверка выполняют тру­доемкие операции по выравниванию голов свай (срубают бетон, режут арматуру и др.). Срезают бетон обычно с помощью пнев­матических отбойных молотов. Более эффективно применять для этих целей установки для срубания свай (рис. VIII.23), состоя­щие из жесткой замкнутой станины, подвижной рамы, съемных зубьев и гидродомкрата с поршнем.

Станина имеет проушины для стропов, с помощью которых ее надевают на сваю и устанавливают автокраном на проектной отметке. После включения насоса поршень начинает передвигать подвижную раму, имеющую направляющие планки, по продольным балкам станины. Зубья в это время сближаются, врезают­ся в бетон сваи и разрушают его. Продольную арматуру сваи срезают автогеном или оставляют для заделки в ростверк, попе­речную арматуру удаляют.

Иногда, по недосмотру обслуживающего персонала, сваи при погружении отклоняются в плане на величину до 50 мм. При многорядном или кустовом расположении свай эти отклонения не вызывают осложнений при устройстве ростверков. Если же име­ется однорядовое расположение и часть сечения сваи выходит за границы ростверка, необходимо устраивать специальный выступ, что практически возможно выполнить при ростверке из монолит­ного железобетона.

При подготовке голов набивных свай к устройству ростверков проверяют верхнюю поверхность по нивелиру и при необходи­мости выравнивают опорную поверхность свай с помощью бетон­ной смеси или цементного раствора.

Балки сборного железобетонного ростверка устанавливают на выравнивающую подсыпку из песка (шлака) от угла здания по захваткам. Элементы сборного ростверка со сваями сопрягаются (рис. VIII.24) путем замоноличивания отверстий трапецеидального сечения, имеющихся в балках ростверка, внутрь которых подогну­ты стержни арматуры сваи.

Сборный ростверк — башмак куста из трех свай — изготовляют в виде одного элемента, армированного пространственным сварным каркасом, который устанавливают автокраном.

Лекции 7-8. Тема IV: