Вопрос 36.(38) Способы погружения свай. Свайные молоты. Вибропогружатели. Возведение свайных ростверков в условии акватории.
Для забивки свай применяют оборудование в виде снарядов ударного или вибрационного действия, а также специальные обустройства для их размещения и закрепления.
Снаряды ударного действия – молоты, бывают механические, паровоздушные и дизельные. Механический молот представляет собой стальную или чугунную отливку, которая сбрасывается на голову сваи с высоты 3-4 м. При этом свая погружается в грунт за счет энергии свободного падения груза, подвешиваемого к направляющей стреле. Такие молоты применяются для забивки свай небольших размеров.
Паровоздушные молоты могут быть одиночного или двойного действия. Отличаются они принципом работы. В первом случае энергия удара создается весом падающего цилиндра (корпуса), а во втором – удар осуществляется поршнем и давлением пара на поршень (отсюда название – молот двойного действия). Для работы паровоздушных молотов требуются паровые котлы, компрессоры, воздухопроводы и т.д.
Дизель-молоты применяют главным образом для забивки свай небольших размеров и шпунта. Они подразделяются на штанговые и трубчатые. В штанговых молотах ударной частью служит цилиндр, а в трубчатых – поршень. Возвратно-поступательное движение ударной части (поршня или цилиндра) происходит за счет энергии сгораемого жидкого топлива.
Выбор типа свайного молота зависит от свойств грунтов, веса сваи, ее конструкции, требуемой глубины погружения и несущей способности сваи.
Для забивки свай кроме сваебойных молотов широкое распространение получили вибропогружатели и виброударные механизмы. Принцип действия таких агрегатов основан на направленных колебаниях, возникающих в результате синхронного и противоположно направленного вращения нескольких пар дебалансов.
Различают высоко- и низкочастотные вибропогружатели. Первые служат главным образом для забивки шпунта. Для погружения свай применяют низкочастотные вибропогружатели.
Применяются 4 класса низкочастотных вибрационных машин: продольно-направленного действия, с подрессорной нагрузкой, крутильнопоступательного действия и вибромолоты.
Основными характеристиками вибропогружателей являются возмущающая (центробежная) сила и статический момент дебалансов, которые определяются по формулам:
возмущающая сила:
статический момент дебалансов:
От статического момента дебалансов зависит амплитуда колебания всей вибросистемы, которая, в свою очередь, определяет условия погружения свай вибрированием.
При работе вибропогружатель жестко соединяют со сваей с помощью специальных наголовников. Работают вибрационные машины на электрическом, гидравлическом или пневматическом приводе.
Низкие свайные ростверки возводят в предварительно вырытых котлованах, разрабатываемых аналогично фундаментам мелкого заложения. В акватории низкие ростверки сооружают за шпунтовой стенкой или другими ограждениями.
Ростверки, расположенные на акватории, бетонируют после укладки тампонажного слоя в ограждении ростверка. Тампонажный слой из бетона устраивают по методу ВПТ. Марка бетона и толщина тампонажного слоя грунтового тампонажа устанавливаются проектом. Тампонажный слой необходимо укладывать: - при низких свайных ростверках - непосредственно на грунт; - при высоких свайных ростверках - на песчаную отсыпку, устраиваемую в пределах ограждения. Отсыпка доходит до отметки низа тампонажного слоя. Ростверк бетонируют после достижения бетоном прочности, указанной в проекте.
При значительной площади ростверка, а также при малой производительности бетонного завода, не обеспечивающих укладку монолитного бетона горизонтальными слоями по всей площади, бетонную смесь следует укладывать наклонными слоями или разбивать ростверк на блоки бетонирования.
Допускается применение грунтовых тампонов из мятой глины с песком при небольших глубинах воды, малом напоре и скоростях течения, исключающих размыв дна у ограждения.
Вопрос 37.(39)Ж/б водопропускные трубы. Типовые конструкции круглых и прямоугольных труб. Достоинства и недостатки. Область применения. Круглые трубы из длинномерных звеньев. Прямоугольные трубы из ж/б плитных элементов.
Наиболее распространенным видом искусственных сооружений на а/д являются водопропускные трубы, которые предназначены для пропуска под земляным полотном дороги постоянных или периодически действующих водотоков с относительно небольшими расходами (до 100м3/с). Дорожные трубы могут выполнять и иную роль, например, роль скотопрогонов или пешеходных тоннелей.
Основными конструктивными элементами трубы являются: тело трубы (обделка); фундамент; входной и выходной оголовки.
Тело трубы предназначено для восприятия внешних нагрузок, а также для образования необходимого отверстия. Оголовки осуществляют сопряжение обделки с откосами земляного полотна и вместе с тем служат для улучшения условий протекания воды.
По применяемым материалам трубы бывают ж/б, бетонные, каменные, металлические, полимерные и деревянные. Наибольшее распространение получили ж/б трубы.
По форме поперечного сечения трубы постоянного типа могут быть круглыми, прямоугольными, овоидальными, сводчатыми.
Преимущественное распространение получили круглые и прямоугольные трубы.
Круглые ж/б трубы.
Типовыми проектами разработаны и рекомендуются к применению звенья круглых труб с отверстиями 0,5; 0,75; 1,0; 1,25 и 1,5м.
Звенья отверстием 0,5м применяют только на съездах и армируют одиночной арматурой. Звенья отверстием 0,75м применяют при высотах насыпей до 1,5м. Трубы отверстием 1,0-1,5м применяют при высотах насыпей, не превышающих 7,5м. Существенным недостатком круглых ж/б труб является сложность обеспечения надежного контакта цилиндрической поверхности с основанием или фундаментом. С целью устранения этого недостатка новым типовым проектом рекомендуется для применения круглые ж/б трубы с плоской подошвой, отверстием 1,0; 1,25; 1,5 и 2,0м. Длина звеньев 2,0 и 3,0м, толщина стенки изменяется от 10 до 24см. Ширина подошвы принята равной 0,8Д. Основная рабочая арматура периодического профиля, класса А-3, выполняется двойной спиралью, как это предусмотрено в обычных круглых звеньях. Кроме того пята армируется дополнительными сетками.
Воронежским филиалом ГипрдорНИИ были разработаны проектные решения водопропускных труб из длинномерных звеньев. Предусмотрено два варианта труб: бесфундаментные и на жестких фундаментах (рис.8.8стр.271) Разработаны конструкции труб из обычного ж/б отверстием 1,0; 1,2 и 1,5м, а из предварительно напряженного ж/б – 1,0; 1,2 и 1,6м. В обоих случаях длина звеньев 5м. На одном конце звенья имеют раструбные уширения, под которыми в процессе строительства устраивают вставки из монолитного бетона. Конструкция длинномерного звена из обычного ж/б рис.8.9стр.272.
Запроектировано 2 типа таких звеньев: нормальные и усиленные. Толщина стенок звеньев зависит от высоты насыпи и диаметра трубы и изменяется от 10 до 11см. Армирование звеньев выполнено двойной спиральной арматурой диаметром 8-10мм А-1, и 6-8мм А-3. Продольная арматура А-1 диаметр 6мм. Бетон плотный гидротехнический класса В20, по морозостойкости бетон должен быть не ниже 200-300 циклов замораживания-оттаивания.
Звенья из предварительно напряженного ж/б также запроектированы 2х типов. Длина звеньев 5м, толщина стенок изменяется от 7,5 до 10,5см в зависимости от высоты насыпи и диаметра звена. Армируются звенья одиночным каркасом спиральной арматуры из высокопрочной проволоки класса В-2 диаметром от 5 до 8мм. Шаг навивки проволоки изменяется от 15 до 18 мм. Рабочая спираль закрепляется на штампованных полосах П-образной формы. Кроме того, имеется продольная арматура из проволоки периодического профиля диаметром 5мм класса Вр-2. Эта арматура подвергается предварительному натяжению после установки основного каркаса в опалубку. Бетонирование осуществляется мелкозернистым бетоном класса В50.
Прямоугольные ж/б трубы.
Прямоугольные звенья труб применяют при необходимости пропуска относительно больших расходов воды, а также в качестве скотопрогонов. Типовым проектом предусмотрено применение цельносекционных звеньев с отверстиями 2; 2,5; 3 и 4м, при высотах насыпей до 20м.
Длина звеньев во всех случаях, кроме отверстия, равного 4м, принята равной 1м. При отверстии трубы 4м разработано два варианта звеньев длиной 0,75 и 1м в зависимости от высоты насыпи. Звенья прямоугольных труб укладываются на сборных ж/б плитах или на монолитные фундаменты, что существенно повышает материалоемкость такой конструкции водопропускных труб. В практике также применяются трубы состоящие из отдельных блоков: двух стеновых, лоткового и блока перекрытия. При сооружении таких конструкций необходимо устройство монтажных стыков, требующих применения сварки и выполнения работ по бетонированию, что усложняет процесс строительства и увеличивает сроки возведения. Кроме того, конфигурация стеновых блоков требует осуществления торцевого формирования бетона при их изготовлении и связана с неэффективным использованием рабочих объемов пропарочных камер.
Так же используют конструкции прямоугольных ж/б труб из четырех плитных элементов, соединяемых между собой сухими монтажными стыками (рис.8.14 стр.276)
Разработаны конструкции труб с отверстиями 2:4м. В плите перекрытия и лотковой плите имеются пазы, выполненные в форме трапециедальной призмы, в которые заводятся шипы стеновых плит, имеющие аналогичную форму. При этом глубина паза h на 3-4см больше толщины шипа t. В образующийся зазор в процессе монтажа забиваются неудаляемые деревянные клинья, а промежуток заливается цементным раствором. Плиты армируются сварными сетками, объединяемыми в каркас посредством хомутов. Членение трубы на плитные элементы позволяет применять для их изготовления простейшую конструкцию опалубки с горизонтальным виброуплотнением, что обеспечивает высокое качество бетонных работ не только в заводских условиях, но и на производственных полигонах. Кроме того, членение трубы на отдельные элементы позволило увеличить длину звеньев до 3м и исключить применение специальных фундаментов, а так же резко сократить количество поперечных швов. Плоская форма конструктивных элементов позволяет существенно повысить производительность пропарочных камер по сравнению с объемными блоками. Разработаны конструкции труб из плитных элементов, имеющие отверстия соответствующие типовым решениям – 2:4м под высоты насыпей до 10м.
Вопросы 38.(42) Задачи службы эксплуатации мостов. Содержание, ремонт и реконструкция мостовых сооружений. Пропуск сверхнормативных грузов. Обследование и испытания мостов.
Основными задачами эксплуатации мостовых сооружений являются: обеспечение безопасного и бесперебойного движения всех видов транспорта с расчетными нагрузками и скоростями, а также пешеходов; сохранение несущей способности искусственных сооружений и их элементов, а также предупреждение появления неисправностей в них; своевременное выявление и устранение повреждений и выполнение комплекса мероприятий, направленных на увеличение срока службы мостов; поддержание в надлежащем состоянии внешнего вида сооружения.
Содержание – это комплекс работ и мероприятий направленных на:
- обеспечение круглосуточного, круглогодичного, непрерывного, безопасного, комфортного движения транспорта с расчетными скоростями и осевыми нагрузками;
- обеспечение технически исправного состояния сооружения и расчетного срока их службы;
- систематическое улучшение транспортно эксплуатационного состояния с учетом роста интенсивности движения и массы транспортных средств;
- поддержание в надлежащем состоянии внешнего вида сооружения.
В состав работ по содержанию входят: надзор – это определенная система наблюдений с целью своевременного обнаружения повреждений и дефектов. К надзору следует отнести: технический учет для определения состояния и степени износа; ведение технической документации (книга искусственных сооружений, карточка моста, акты обследований и др.); Осмотр мостовым мастером должен проводиться 1 раз в 10 дн. для своевременного обнаружения дефектов. Периодический осмотр проводится начальником, главным инженером, независимой организацией в весенний и осенний периоды с целью назначения работ по содержанию. Диагностика проводится 1р в 5 лет с целью внесения изменений в паспорт. Уход – комплекс работ обеспечивающих чистоту элементов для снижения вероятности зарождения дефектов и их развития. Профилактика – комплекс работ по устранению небольших дефектов на ранней стадии, когда они не являются опасными для сооружения.
При содержании мостовых сооружений выполняются работы по очистке проезжей части и тротуаров, по уходу за ограждениями безопасности, перилами, деформационными швами, опорными частями, водоотводом, подмостовым руслом, подходом и обустройством (лестничные сходы, лотки).
Планово-предупредительные работы выполняются специализированными мостостроительными организациями на основе разработанных проектов или на основе технических заданий, определяемых объем выполняемых работ, с целью повышения технико-эксплуатационного состояния сооружения и предупреждения появления и развития отдельных дефектов.
Ремонтвыполняется специализированными мостостроительными организациями по разработанному проекту, с целью доведения сооружения до первоначального уровня. При ремонте допускается замена отдельных конструкций (не более 25% от первоначальных объемов СМР).
Капитальный ремонт выполняется мостостроительными организациями по проекту, с целью доведения мостового сооружения до требований современного уровня эксплуатации. При капитальном ремонте допускается замена элементов до 50%. Состав работ тот же, что и при ремонте, однако, допускается полная замена балок на отдельных пролетах и перевод конструкции из одной статической схемы в другую.
Реконструкция проводится с целью повышения транспортно-эксплуатационного состояния и доведения его до уровня требований реконструируемой или эксплуатируемой дороги. При реконструкции производится изменение габарита моста и ширины тротуаров. На каждое мостовое сооружение составляется карточка, в которую заносятся следующие данные: местоположение, наименование дороги (км+), наименование пересекаемого препятствия, год постройки и год последнего ремонта, полная длина моста, ширина тротуаров и габариты моста, материал пролетного строения и его тип, схема моста по полным или расчетным пролетам, тип и конструкция опор. При сдаче моста в эксплуатацию, а так же после выполнения ремонтных работ на каждое мостовое сооружение разрабатывается паспорт, данные которого заносятся в единую базу данных.
Порядок пропуска тяжеловесных транспортных средств по мостам и путепроводам определяется органами управления автомобильными дорогами общего пользования и организациями, обслуживающими дорожно - мостовое хозяйство городов при проезде по их территории.
Перед всеми мостами и путепроводами, рассчитанными или пропускающими нагрузки менее 30 т, дорожно - эксплуатационные органы должны устанавливать знаки 3.11 "Ограничение массы".
По всем мостам и путепроводам, не имеющим дефектов, снижающих их грузоподъемность, транспортное средство с данной нагрузкой при соответствующих согласованиях может быть пропущено при соблюдении следующих условий:
- при движении по мосту и путепроводу на нем не должны находиться другие транспортные средства;
- движение транспортного средства должно осуществляться строго по оси проезжей части со скоростью не более 10 км/час;
- движение осуществляется под контролем представителей организации перевозчика, дорожно - эксплуатационных органов или Дорожной полиции.
Обследованию и испытанию подвергаются как новые, так и эксплуатируемые мосты. Основная цель этих работ заключается в выявлении действительного состояния и фактической грузоподъемности моста. Обследованию подлежат не только конструктивные элементы моста, но и весь мостовой переход в целом, включая подходы и регуляционные сооружения. Испытаниям подвергаются пролетные строения, а в отдельных случаях – опоры.
Основная задача обследования заключается в выявлении качества выполненных работ и их соответствия проекту, а также общего состояния сооружения.
Обследование мостов проводится в соответствии со СНиП 3.06.07-86 «Мосты и трубы». В зависимости от поставленных целей могут быть следующие типы обследований:
тип А – паспортизация, т.е. обследование с целью составления или уточнения паспорта, проводится 1раз в 5 лет или перед сдачей в эксплуатацию или после проведения ремонтных работ.
тип АА – диагностика, т.е. обследование с целью оценки текущего состояния с периодичностью 1-2 года.
тип Б – обследование с периодичностью в 10 лет с целью выявления состояния моста, оценки его грузоподъемности, разработки рекомендаций по эксплуатации и необходимому ремонту, может дополняться полными или частичными испытаниями.
тип В – обследования с целью разработки проекта ремонта и реконструкции.
тип Г – специальное обследование, с целью получения дополнительной информации.
Работы по обследованию подразделяются на полевые и камеральные. При обследовании выполняются следующие виды работ:
-ознакомление с технической документацией;
-осмотр сооружения;
-контрольные измерения и инструментальные съемки;
-контрольная, выборочная оценка состояния, применяемая в строительных материалах и конструкциях.
При каждом обследовании составляется ведомость дефектов, которая является основой для оценки технического состояния сооружения. Ведомость дефектов составляется по элементам: мостовое полотно, пролетное строение, опоры и опорные части, подмостовая зона, подходы. Техническое состояние оценивают по критерию, грузоподъемности, долговечности и безопасности движения.
Испытания подразделяются на статические и динамические. До начала испытаний сооружение должно быть обследовано с целью:
1.Определения пролетных строений и опор, которые будут подвержены испытанию.
2.Установление возможности загружения испытательными нагрузками (для новых мостов должны отсутствовать недоделки, для эксплуатируемых – отсутствовать дефекты и повреждения, значительно снижающие грузоподъемность).
3.Определение предельно-допустимой величины испытательной нагрузки.
4.Фиксирование состояния сооружения для выявления изменений в результате загружения.
5.Определение условий движения нагрузки при динамических испытаниях.
Статические испытания проводятся путем нагружения конструкций, колоннами груженых автомобилей. С определением общих и местных деформаций.
Динамические испытания производятся с целью:
1.Установление величин динамических воздействий, создаваемых реальными подвижными нагрузками.
2.Определение основных динамических характеристик – частоты, форм собственных колебаний (особенно важно для стальных, висячих и вантовых мостов).