6. Погружение свай вдавливанием

Вдавливающее усилие при погружении сваи, создаваемое дом­кратом или лебедкой с полиспастом, воспринимается весом при­меняемой установки, специальным пригрузом, заранее изготов­ленными лежащими выше конструкциями возводимого или ре­конструируемого сооружения, а также анкерными сваями или ком­бинацией перечисленных способов.

Сваевдавливающие установки могут быть самоходные, пере­движные или переставные. Наиболее мощные установки, имеющие значительный вес и габаритные размеры, используют для нового строительства.

При реконструкции зданий используют малогабаритные вдав­ливающие устройства, позволяющие вести работы в стесненных условиях.

Наиболее мощная переставная сваевдавливающая установка показана на рис. 3.4. Платформа установки размерами 3 х 9 м в плане и высотой 3 м имеет массу 30 т и позволяет установить на нее дополнительные грузы общей массой 180 т. Максимальное вдав­ливающее усилие, передаваемое на сваю с помощью двух домкра­тов 2, составляет 2 МН (200 т). Максимальная производитель­ность установки — две-три сваи в смену. Чистое время погруже­ния сваи на глубину 12 м этой установкой при работал по рекон-

Рис. 3.4. Установка для вдавливания свай:

1 — свая; 2 — вдавливающие домкраты; 3 — зажимное устройство; 4 — грузы

струкдии одного из зданий составило около одного часа (скорость погружения — 0,2 м/мин), а общее время (включая вспомогатель­ные операции перестановки, загрузки, разгрузки, подачи сваи и др.) — около 9 ч.

Производительность самоходных установок при использовании лебедок для создания вдавливающего усилия значительно выше. Например, установка УСВ-120 конструкции ВНИИГС на базе экскаватора ЭО-6122, имеет производительность одна свая в час (при длине сваи 12 м и сечении 35 х 35 см). Максимальное вдавли­вающее усилие 1 800 кН воспринимается общим весом установ­ки, навесного оборудования и пригруза.

Основной особенностью другой сваевдавливающей установки — УБПС-640, разработанной в Киеве, — является частичная пере­дача вдавливающего усилия на заранее изготавливаемую железо­бетонную плиту с окнами для свай, которая используется после задавливания свай в качестве ростверка.

Установка успешно.использовалась в Киеве и Херсоне при по­гружении металлических свай диаметром 168 мм и длиной до 12 м при реконструкции зданий, в том числе при работе в подвальном помещении. Наибольшее вдавливающее усилие — 640 кН.

Сваевдавливающая установка, разработанная Уральским поли­техническим институтом, была смонтирована на базе трактора Т-100МТП. Эта установка позволяла создавать усилие до 680 кН, которое воспринималось частично специальным анкерным уст­ройством.

Оригинальная конструкция сваевдавливающей установки была создана на базе крана РДК-25. В ней вдавливающее усилие вос­принимается вакуумными анкерами, погружаемыми в грунт на небольшую глубину. Установка имеет относительно высокую про­изводительность, особенно при использовании лидирующих сква­жин.

Начиная с 2004 г. в Москве работает установка СВУ-НИИОСП, обеспечивающая максимальное вдавливающее усилие 900 кН при массе установки (включая пригрузы) 105,5 т. Скорость вдавлива­ния составляет 0,5...2,5 м/мин. Максимальная длина сваи 14 м. Производительность установки — 10... 12 свай в смену. Установка оборудована дополнительно механическим молотом с массой удар­ной части 3 т, сбрасываемым с высоты один метр. Удар по свае производят в конце ее погружения при одновременном действии максимального вдавливающего усилия, что позволяет значитель­но повысить несущую способность погружаемой сваи.

Отметим, однако, что на подготовительные операции (пере­мещение установки к месту погружения следующей сваи, подтас­кивание сваи и заведение ее в наголовник, дополнительное пере­мещение установки при обеспечении исходного проектного по­ложения сваи) затрачивается до 80 % от общего времени, требуе­мого на погружение одной сваи. Наибольшие потери времени свя­заны с низкой скоростью выдвижения, подъема и опускания вы­носных опор установки. Производительность установки снижает­ся также из-за крайне неудобного расположения места машини­ста.

Японская фирма «Уокер стил» широко использует для погру­жения металлического шпунта малогабаритные вдавливающие ус­тановки, в которых вдавливающее усилие воспринимается ранее погруженными шпунтовыми сваями. Схема работы этой установ­ки приведена на рис. 3.5.

Для погружения первых двух-трех свай используется специаль­ная реактивная подставка. Далее установка передвигается само­стоятельно, поднимая корпус с опорой на последнюю погружае­мую сваю и перемещаясь на один шаг с последующим опускани­ем и креплением к трем ранее погруженным сваям. Установка по­зволяет осуществлять поворот на любой заданный угол, а также изменять угол наклона к вертикали.

При усилении фундаментов реконструируемых зданий широко применяется метод вдавливания составных свай (сваи «Мега») с передачей усилия вдавливания на лежащие выше конструкции здания.

Сваи типа «Мега» изготавливают из сборных железобетонных элементов длиной 80... 100 см с сечениями 20x20 и 30x30 см со

сквозным каналом диаметром 75... 100 мм по оси элемента. Погру­жение свай «Мега» осуществляют из траншеи, которую откапы­вают под несущей стеной отдельными захватками длиной до 2,5 м (рис. 3.6). Под стеной 3 устраивают выравнивающую распредели­тельную балку для более равномерного распределения нагрузки от домкрата 2. На дно траншеи устанавливают нижний элемент сваи 1 и залавливают его домкратом строго вертикально, затем домкрат

Рис. 3.5. Схема работы установки «Уокер стил»:

а — частичное погружение сваи с закреплением на реактивной подставке; б, в — самоподъем установки с опорой на погружаемую сваю и передвижение на один шаг; г — опускание установки, закрепление и продолжение погружения соаи до

проектного положенияРис. 3.6. Устройство сваи «Мега» с переда­чей усилия вдавливания на несущую стену:

1 — элементы сваи; 2 — домкрат; 3 — несущая стена; 4 — насосная станция

снимают, в отверстие устанавливают соединительную гильзу и на торец го­ловного элемента на цементном раство­ре устанавливают следующий (рядовой) элемент, и далее процесс повторяется.

Стыковку и погружение элементов свай производят до тех пор, пока вдавлива­ющее усилие не достигнет заданного расчетного значения. После этого достигнутую нагрузку фиксируют с помощью специальных подпорок, снимают домкрат и заполняют раствором центральное отверстие с соединительными гильзами. Пространство между под­порками омоноличивают.

Рассмотренная технология устройства составных свай имеет ряд разновидностей, связанных с конструктивными особенностями реконструируемого здания, с грунтовыми особенностями и т.п. Так, соединение элементов между собой может осуществляться с помощью специальных штырей диаметром 40...50 мм, заклады­ваемых в гнезда торца, а также с помощью болтов. В этом случае элементы свай имеют в торцах закладные детали.

В качестве элементов составной сваи широко используют так­же отрезки металлических труб диаметром 150...400 мм, сварива­емых между собой по мере их задавливания в грунт гидравличе­скими домкратами или специальными установками с ходом пор­шня до 1,2 м.

После достижения расчетного усилия (расчетной глубины по­гружения) во внутреннею полость трубы опускают арматурный стержень и бетонируют.

В зависимости от конструктивных особенностей и состояния усиливаемого фундамента вдавливающая нагрузка может воспри­ниматься заранее устроенным железобетонным ростверком или поперечными металлическими балками, устанавливаемыми в от­верстия в несущей стене или фундаменте.

При всех рассмотренных схемах главным условием немедлен­ного включения в работу залавливаемых свай является фиксиро­вание верхнего опорного узла при сохранении максимального (рас­четного) вдавливающего усилия.