19. Методы погружения свай.

При строительстве зданий, промышленных сооружений, жилых домов особое внимание необходимо уделять прочности фундамента, на который приходиться основная нагрузка. Надежность фундамента напрямую зависит от прочности свай и метода их погружения.

Существует несколько методов погружения свай:

забивка свай ударным методом

погружение свай с помощью вибрации

метод вибровдавливания

погружение свай с помощью предварительного бурения

Забивка ударным методом осуществляется с помощью специальной техники — копровых установок, использующих энергию удара гидравлического молота. Данный вид погружения свай подходит почти для любого вида грунтов и является одним из самых дешевых. Копры, используемые в нашей компании способны забивать сваи длинной до 16 м.

Погружение свай с помощью вибрации основано на значительном уменьшении коэффициента внутреннего трения в грунте и сил трения по боковой поверхности свай. Благодаря этому, количество усилий, применяемых для погружения, может быть затрачено в десятки раз меньше. Также этом метод позволяет производить уплотнение грунта вокруг сваи до 3 диаметров сваи.

Погружение свай с помощью метода вибровдавливания реализуется за счет воздействия вибрации и статического пригруза. Свая погружается за счет собственного веса, веса специального вибропогружателя и части веса установки, передаваемого вдавливающим канатом через вибропогружатель на сваю. Одновременно на сваю действует вибрация. Данный метод эффективен при погружении свай до 6 м.

Погружение свай с помощью предварительного бурения более дорогостоящий метод, так как требует специального оборудования в зависимости от вида свай, грунта и параметров скважин. Но зато этот метод позволяет избежать динамического воздействия на окружающие здания, что более выгодно при уплотнительной застройке.

ЗАО УСР «Нулевик» выполнит работы по погружению свай любой сложности тем или иным методом, который выбирается в зависимости от конкретных условий строительства.

20. Машинное оборудование для свайных работ.

Область применения и технологический цикл погружения свай

Свайные молоты

Вибропогружатели и вибромолоты

Копры и копровые установки

При устройстве свайных фундаментов применяют забивные и буронабивные сваи. При возведении ограждений котлованов и траншей используют металлический и жедезобетонный шпунт. Для погружения свай и  шпунта применяют агрегаты, копры со свайными погружателями ударного, вибрационного и вдавливающего действия. Технология погружения включает установку свай, погружение в грунт до проектной отметки и перемещение механизма к месту погружения очередной сваи.

Свайные молоты состоят из массивной ударной части, поршня со штоком, штанг, направляющего цилиндра. Основными параметрами молотов является масса ударной части, энергия удара, высота подъема и частота ударов. По роду привода свайные молоты делятся на механические, дизельные и гидравлические.

Дизельные молоты представляют собой прямодействующие  двигатели внутреннего сгорания, работающие по принципу двухтактного дизеля. Технические данные молотов СП: масса ударной части 240-5000 кг, энергия удара 1,7-160 кДж, масса забиваемых свай 1-10 тн. Делятся на трубчатые и штанговые. Штанговые обладают малой энергией удара и применяются ждя забивки в слабые и средней плотности грунты легких свай при сооружении траншей, каналов.

Трубчатые максимально унифицированные, более эффективны чем  штанговые, т.к.  при равной ударной части могут забивать более тяжелые (в 2-3 раза) сваи и состоят из ударной части – поршня 8, направляющей трубы – цилиндра 9, шабота 2, по которому наносит удар поршень, пускового устройства 12 с подъемно-сбрасывающим механизмом (рисунок 1).

Общим недостатком дизель-молотов является большой расход энергии на сжатие воздуха (50-60%) и пожтому сравнительно небольшая мощность на забивку сваи.

Энергия удара

Е = (G + hA) ∙ h ∙ h ,

где    G – вес уларной части, Н;

          h – рабочий ход , м;

         h - к.п.д. молота;

A – давление сжатого воздуха или жидкости, Па.

Гидравлические свайные молоты также по типу направляющих делятся на штанговые и трубчатые. Технические данные: масса ударной части 1,8-4,0 т, энергия удара до 70 кДж, частота – 70 мин^-1, скорость ударной массы – 5,8 м/сек. Трубчатые гидромолоты кроме погружения свай используются также для выбивания стальных свай гидрозахватами. Штанговые гидромолоты МГЗ эксплуатируются в комплекте с копрами СП-49Д, трубчатые МГ4тв и штанговые МГ4ш – с копрами на базе экскаваторов ЭО-5119.

 Вибропогружатели сообщают погружаемым в грунт сваям, шпунту, трубе направленные колебания определенной частоты, благодаря чему снижается трение между грунтом и погружаемым элементом. Составные части погружателя: двигатель, вибровозбутитель и наголовник. Главные параметры погружателя: мощность двигателей, статический момент дебалансов, амплитуда и частота  колебаний, вынуждающая (центробежная) зависит от массы дебалансов m, расстояния от их центра масс до оси вращения (эксцентриситета) е и угловой скорости дебалансных валов w

F = m ∙ e ∙ w².

         Различают низкочастотные (n £ 10Гц) и высокочастотные (n £ 16,6Гц) вибропогружатели.

Низкочастотные используются для погружения в однородные слабые грунты массивных железобетонных свай длиной до12 ми характеризуются значительной амплитудой колебаний, большими статическими моментами дебалансов.

Высокочастотные вибропогружатели нового поколения (В-402 В-11.44) предназначены для погружения в водонасыщенные  и пластичные грунты на глубину 12-16 ми извлечение из них металлического шпунта, труб диаметром 300-1200 мм, металлических свай, железобетонных свай 30х30 см, 35х35 см.

Вибропогружатель В-402 состоит из четырехвального электромеханического вибровозбудителя направленных колебаний гидравлического наголовника для соединения вибропогружателя с погружаемыми элементами. Подвески с гасителем динамических нагрузок для навешивания устройства на грузозахватные элементы стреловых самоходных кранов. Технические данные высокочастотных вибропогружателей: максимальная вынуждающая сила 240-370 кН, частота колебаний – 24 Гц, мощность двигателя 24-60 кВт, масса 1,6-3,6 тн.

Вибромолоты сообщают погружаемым элементам как вибрационные так и ударные импульсы и обеспечивают погружение в плотные грунты шпунта длиной до 13м, свай и труб длиной до20 м. Основными элементами вибромолота являются подпружиненная ударная часть, нижняя пригрузочная плита и наголовник. Ударная часть представляет двухвальный бестрансмиссионный вибровозбудитель 1 направленных колебаний с ударником 3. В корпусе смонтированы два электродвигателя на валах которых закреплены дебалансы 2 синхронно вращающиеся в разных направлениях. При вращении дебалансов ударник 3 наносит удары по наковальне 5 частотой до 24 Гц (рисунок 2). Вибромолоты характеризуются теми же параметрами, что т вибропогружатели, а также энергией и частотой ударов.

Энергия улара

 ,  Дж,

где  m – масса ударной части молота, кг;

       V – ударная скорость вибромолота, м/сек;

       R –  коэффициент восстановления скорости при ударе.

         Вибропогружатели и вибромолоты работают в комплексе с копром или стреловым самоходным краном.

         Копры и копровые установки предназначены для подтаскивания и установки свай под требуемым углом наклона в заданной точке погружения, для установки сваепогружателя на сваю, направления сваепогружателя и сваи при погружении. Свайные молоты, вибропогружатели, вибромолоты являются сменным оборудованием копров.

         Основными параметрами копров и копровых установок являются грузоподъемность, высота мачты, вылет мачты, продольный и поперечный установочный         наклон мачты, масса копра с противовесом, колеи ходового устройства копра. Копры делятся на:

 - простые – для погружения вертикальных свай, не имеющие механизмов поворота платформы, изменения вылета и рабочего наклона копровой мачты;    

 - универсальные – имеющие на полноповоротной платформе оборудование для погружения свай с изменяемым вылетом, продольным и поперечным рабочим наклоном копровой мачты для погружения вертикальных и наклонных свай;

  - полууниверсальные - обеспечивающие только рабочий наклон копровой мачты для погружения наклонных свай.

         Простой копер предназначен для забивки легких деревянных свай длиной до 4,5 мс помощью дизель-молота СП-650 и состоит из мачты, опорной рамы, мачтовых растяжек, копровой и вспомогательной лебедок.

         Универсальный рельсовый копер (рисунок 3) предназначен для погружения свай дизель-молотами различных типов. Он обеспечивает двухрядное погружение свай с одной позиции, а также погружение вертикальных свай ниже основания. Основными узлами копра является платформа с опорными гидродомкратами, стойки, ферма, мачта, гидроцилиндры выдвижения и наклона мачты, лебедки для подъема сваи и мачты.

Самоходные копровые установки представляют собой навесное и сменное копровое оборудование, смонтированное на тракторах, экскаваторах, автомобилях, Тракторные установки используют для погружения вертикальных и наклонных свай длиной до16 мпри возведении фундаментов зданий. Наибольшее применение в строительстве получили навесные копровые установки СП-9Д. Технические данные самоходных установкок: длина забиваемых свай – 5-16 м, максимальная масса забиваемой сваи 2,73-5,0 тн, полная масса копра 0,6-9,14 тн.

      Навесное оборудование на базе экскаваторов позволяет забивать несколько свай с одной стоянки экскаватора, что важно при погружении свай кустами и при их двухрядном расположении.

21. Состав бетонных и железобетонных работ.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Работы по бетонированию монолитных бетонных  и железобетонных конструкций складываются из ряда процессов, непосредственно связанных между собой технологической последовательностью выполнения. Основными процессами при этом являются  следующие работы: изготовление и установка   опалубки и ар­матуры;  приготовление, транспортирование, укладка  и уплотнение бетона; уход за бетоном  в  процессе его  выдерживания (твердения); распалубка изделий и ремонт опалубки; обработка бетонных поверхностей. Каждый из этих   видов   работ в свою очередь разделяется на отдельные операции, осуществляемые в специальных заводских условиях или в специализированных мастерских индустриальным способом, с применением комплексной механизации и автоматизации работ. Остальные процессы (установка опалубки и арматуры в проектное положение, укладка и уплотнение бетона и уход за ним) осуществляются непосредственно на строительной площадке.

В условиях городского строительства при массовой застройке жилых районов, а также при капитальном ремонте зданий все более широкое применение получают сборные железобетонные конструкции, позволяющие избегать мокрых процессов на строительно-монтажной площадке и сократить  сроки   строительства.

 При проектировании производства монолитных железобетон­ных работ поточным методом объект строительства делится на захватки, число которых должно быть не меньше четырех. Это позволяет опалубщикам, арматурщикам и бетонщикам одновременно вести работы на различных захватках. После окончания опалубочных работ на одной захватке плотники переходят на вторую, а на первой начинают работать арматурщики. Когда плотники переходят на третью захватку, арматурщики начинают работать на второй; на первой, где уже уложена арматура, на­чинается бетонирование. При перемещении бригад на очередную захватку уложенный бетон на первой захватке выдерживается до приобретения необходимой прочности.

Так, при возведении многоэтажных зданий работы на сле­дующем этаже могут производиться только после достижения бетоном прочности не менее 15 кГ/см². Поэтому при определении необходимого числа захваток учитывается время, требующееся для твердения бетона.

Численный состав комплексной бригады подбирается с уче­том трудоемкости каждого вида работ на захватке таким обра­зом, чтобы все работы на захватках выполнялись в одинаковые промежутки времени, обеспечивая непрерывный фронт работ.

ОПАЛУБОЧНЫЕ РАБОТЫ

   Для изготовления бетонной и железобетонной конструкции определенных размеров и конфигурации необходимо бетонную смесь и арматуру уложить в заранее приготовленную форму, которая называется опалубкой.

Опалубка на высоте поддерживается в проектном положении при помощи лесов. Опалубка и леса должны быть жесткими, прочными и неизменяемыми, простыми в изготовлении, сборке и разборке. Сторона опалубки, примыкающая к бетону, должна быть гладкой, стыки досок и щитов не должны при бетонировании пропускать цементного молока.

От точности изготовления элементов опалубки во многом за­висит качество возводимых конструкций, поэтому отклонения от проектных размеров в изготовленных элементах должны быть минимальными.

 АРМАТУРНЫЕ РАБОТЫ

В железобетоне арматурой называются стальные стержни различного сечения и формы, стальные канаты и пряди, воспринимающие растягивающие и скалывающие напряжения, возникающие в же­лезобетонных элементах от внешних нагрузок и собственного веса конструкций. Арматура может быть постоянного сечения (гладкие стержни) и периодического профиля.

По трудоемкости изготовления арматура с диаметром стер­жней до 12 мм называется легкой, а от 12 и до 40 мм — тяжелой.

БЕТОННЫЕ РАБОТЫ

Подготовка объектов бетонирования.

До начала бетонирования необходимо проверить правильность установки арматуры и закладных частей, наличие бетонных подкладок для соблюдения защитного слоя. Если арматура, ан­керные болты, опорные плиты и т. п. были установлены задолго до укладки бетонной смеси и коррозировали, они должны быть очищены от ржавчины, которая снижает сцепление бетона с ме­таллом и отрицательно влияет на качество конструкции. Качество и положение арматуры и закладных частей фиксируется актом.

Работы по бетонированию массивных конструкций должны быть организованы на основе типовых технологических карт, со­ставленных с учетом опыта передовых строек и в каждом отдель­ном случае уточненных и привязанных к местным условиям стро­ительства данного объекта.

Технологические карты, разработанные по определенной ме­тодике, содержат в своем составе следующие разделы: область применения; основные указания по выполнению комплексного процесса бетонирования; суточный график выполнения работ; схема организации работ; потребность в материально-техниче­ских ресурсах; технико-экономические показатели. К технологи­ческой карте должна быть приложена производственная кальку­ляция трудовых затрат, которая служит для составления наряда на производство работ.

Приготовление бетонной смеси, транспортировка, укладка и уплотнение.

Бетонная смесь должна об­ладать свойствами, обеспечивающими заданную прочность бето­на. Бетонная смесь должна удовлетворять следующим требова­ниям: сохранять при транспортировании, перегрузке и укладке в опалубку свою однородность, достигнутую при перемешива­нии; обладать соответствующей консистенцией, способностью хо­рошо формоваться и уплотняться; обладать удобоукладываемостью для быстрого и плотного заполнения опалубки, всех промежутков между арматурными стержнями.

Различают подвижные (пластичные) смеси, способные укла­дываться в опалубку и уплотняться под действием собственного веса, и жесткие, требующие для своего уплотнения приложение внешних сил (вибрирование, виброштампование, вибропрокат). Жесткие смеси содержат ограниченное количество воды; смесь при этом отличается большой насыщенностью крупного заполнителя (щебнем или гравием). Применение жестких бетонных сме­сей способствует повышению прочности бетона, более экономно­му расходованию цемента и ускорению оборачиваемости опалуб­ки. В процессе приготовления жестких смесей требуется точная дозировка воды, так как даже незначительные отклонения содержание ее в смеси резко изменяют ее свойства.

При осуществлении бетонных и железобетонных работ широ­кие применение нашли малоподвижные смеси, которые по структуре и повышенному содержанию цементного теста приближаются к пластичным смесям, а из-за уменьшенного содержания воды обладают положительными свойствами жесткой бетонной смеси.

Степень подвижности пластичных бетонных смесей оценивают при помощи стандартного конуса, в который укладывают бетон­ную смесь. После снятия формы бетон под собственным весом оседает; величина осадки в мм характеризует подвижность бетон­ной смеси.

Бетонная смесь, как правило, приготовляется на бетонных заводах и доставляется на строительство специализированными автомашинами. В необходимых случаях приготовление бетона может быть организовано в бетонорастворных узлах непо­средственно на строительной площадке. Бетонные заводы или бетонные узлы на строительной площадке состоят из складов цемента, песка и гравия (или щебня), дозировочных устройств, бетоносмесительных машин и бункеров для готового бетона. Бе­тонные заводы и установки оборудуются водоснабжением и средствами автоматизации производства и механизации подъем­но-транспортных работ.

Дозирование составляющих материалов при приготовлении бетонной смеси механизированным способом производится по весу.

Дозирование воды не по весу, а по объему допускается толь­ко на бетонных заводах непрерывного действия.

Бетонная смесь, достав­ляемая к месту укладки, должна быть однородной и удобоукладываемой. Расслоившуюся при перевозке бетонную смесь, поте­рявшую прочность перед укладкой, необходимо вновь хорошо перемешать до полного восстановления однородности.

Укладка бетонной смеси производится слоями с тщательным их уплотнением, от качества уплотнения зависят плотность, прочность и долговечность бетона. Для уплотнения бетона применяются электромеханические, электромагнитные и пневматические вибраторы.

Уплотнение бетона и ускорение его твердения возможно при помощи вакуумирования, т.е. искусственное удаление лишней влаги, которая замедляет процес схватывания и не позволяет достичь более полного уплотнения.

Зимой же укладку бетонной смеси следует производить после отогрева промороженного основания. Допускается укладывать смесь на неотогретое непучинистое основание или старый бетон при выдержании бетона  в конструкции способом термоса, при предварительном разогреве бетонной смеси, а также пре применении бетона с противоморозными добавками.

РАСПАЛУБЛИВАНИЕ КОНСТРУКЦИЙ

Нарастание прочности бетона в определенные сроки контролируется лабораторией путем испытания серий образцов. С учетом прочности бетона назначаются сроки распалубливания бетонных и железобетонных конструкций.

Перед началом распалубливания открытые бетонные поверхности осматривают и обстукивают. При распалубливания необходимо сохранять опалубку от повреждений, чтобы снизить расходы на ее ремонт.

Процесс распалубливания всегда начинают с удаления боковых элементов опалубки, не несущих нагрузки от собственною веса конструкций. Летом при тем пературе наружного воздуха 15—20° боковые поверхности распалубливают через 2—3 дня.

Несущая опалубка железобетонных конструкций небольших пролетов снимается примерно через  10—12 дней в зависимости от вида конструкции, температуры наружного воздуха, марки и вида цемента, величины и характера нагрузок и т. д. Эти сроки определяют применительно к виду конструкций, исходя из тре­буемой прочности бетона к моменту распалубки.