фундаменты ответы (2)

воды, как это имеет место при открытом водоотливе. При водопонижении

Для глубинного водопонижения применяют иглофильтровые установки и

Фильтр состоит из двух труб. Наружная перфорированная труба обмотана спиральной проволокой с шагом 100 мм, поверх которой натянута плотная

водой всей всасывающей сети включают центробежные насосы, которые ее откачивают. Полезная глубина понижения воды установкой типа ЛИУ составляет 4–5 м Для глубокого водопонижения используют также глубинные насосы, которые погружают в

оборудованные фильтрами глубокие скважины диаметром 200–250 мм.

Приток воды в водопонизительную систему можно определить приблизительно следующим образом.

Расположение иглофильтров по прямоугольному контуру при соотношении сторон а/b ≤ 10 (рис. 5.20) заменяют контуром по кругу радиусом:

Электроосушение грунтов

В грунтах с высоким содержанием глинистых частиц (глины, суглинки, илы), обладающих слабой водоотдачей, глубинное водопонижение рассмотренными способами оказывается невозможным. В этом случае откачку воды иглофильтрами сочетают с электроосмосом грунтов, пропуская через них постоянный электрический ток.

Катодами служат иглофильтры, а анодами - установленные в параллельном с ними ряду или между ними металлические арматурные стержни или трубы. Под действием тока грунтовая вода перемещается от анодов к катодам и откачивается иглофильтрами.

Рабочее напряжение принимают не более 60 В, а плотность тока должна быть около 1 А/м2 вертикального сечения между парными электродами. Расход электроэнергии при этом составляет от 5 до 35 МДж/м3 грунта в котловане.

35. Погружение свай и оболочек. Копры и направляющие каркасы.

Погружение стальных и сборных железобетонных оболочек с открытым нижним концом (диаметром более 0,8 м) осуществляют мощными низкочастотными вибропогружателями. Оболочки большого диаметра погружают секциями.

Вибропогружатель должен быть жестко соединен с оболочкой с помощью болтового или зажимного наголовника. В качестве направляющих устройств обычно применяют направляющие каркасы высотой 2–4 м, которые собирают либо сразу под все оболочки в фундаменте, либо для части из них (на один-два ряда) с последующей перестановкой каркаса для погружения следующей группы оболочек.

В начальный период погружения на глубину 3–10 м оболочку обычно погружают без удаления грунта. По мере погружения оболочку наращивают очередными секциями, для чего вибропогружатель снимают. Съем вибропогружателя производят периодически также для удаления грунта из полости погруженной части оболочки, что облегчает ее дальнейшее погружение.

Глинистые грунты из полости оболочки удаляют на глубину ниже ее ножа не менее чем на 1–2 м. В слабых неустойчивых грунтах очистку полости доводят до уровня на 0,5–1,0 м выше ножа, чем исключается наплыв таких грунтов внутрь оболочки. При погружении оболочек большого диаметра на большую глубину в сыпучие и крупнообломочные грунты опережающую разработку грунта ведут на 1–2 м от ножа оболочки. Грунты внутри оболочек разрабатывают эрлифтами, гидроэлеваторами, желонками и грейферами. Для заделки оболочек в скальное основание производят бурение скважин в скале через их полость. Для этого применяют бурильные станки ударного действия (УКС-30М, БС-1М, БС-2) или турбобуры с шарошечными долотами, вращение которых осуществляется посредством подачи к ним воды с высоким давлением.

После установки арматурного каркаса заделки скважину и полость оболочки заполняют бетонной смесью через бетонолитные трубы. При наличии воды в оболочке бетонирование ее полости ведут методом ВПТ. Подвижные бетонные смеси (с осадкой конуса 18–20 см) укладывают, ограничиваясь вибрацией бетонолитной трубы с помощью вибратора, прикрепленного к ее верхнему концу. При укладке малоподвижной бетонной смеси (с осадкой конуса 8–12 см) бетонолитную трубу оснащают вибратором на нижнем конце.

Сваи-оболочки — это полые сваи размером от 800 до 1600 мм, сделанные из железобетона, которые могут иметь наконечник.

Применяются железобетонные сваи-оболочки при возведении :

фундаментов зданий на слабых грунтах

сейсмоопасных регионах

Применяются железобетонные сваи-оболочки при возведении :

фундаментов зданий на слабых грунтах

сейсмоопасных регионах

Порядок погружения

1.Одиночные сваи или предварительно соединенные между собой секции свай-оболочек поднимают краном с навесной стрелой при помощи специального устройства — траверсы и устанавливают в точке погружения, фиксируя специальными направляющими устройствами.

2.После чего осуществляется вибропогружение свай-оболочек до проектной глубины.

3.Дальнейшие работы заключаются в извлечении грунта из полости сваи, срубке оголовков свай на проектном уровне и заполнение полости бетоном

4.В дальнейшем на сваях будет строиться ростверк (опора моста, путепровода), как правило, из железобетона.

Сваи забивают сваебойными молотами, которые навешивают на копры или краны, снабженные направляющими стрелами. Для направленной забивки свай применяют также кондукторы и направляющие каркасы.

Копры представляют собой жесткие стержневые конструкции, предназначенные для подъема и установки свай на место погружения, для подвешивания молота и направления свай и молота в процессе погружения. В современном строительстве применяют металлические копры на рельсовом ходу.

1.Полноповоротные самоходные копры типа СП с меняющимся вылетом копровой стрелы. Такие копры с одного рельсового пути обеспечивают забивку большого поля как вертикальных, так и наклонных свай. Некоторые полноповоротные копры имеют шарнирно опертую стрелу с меняющимся наклоном. Существуют копры для забивки только вертикальных свай.

2.Есть копры навесного типа на базе тракторов, экскаваторов и автомобилей, которые обладают большой маневренностью и позволяют забивать как вертикальные, так и наклонные сваи. Высоты таких копров меньше, чем универсальных, и с них можно забивать сваи длиной 8–12 м.

Тип копра определяют после подбора молота в зависимости от длины погружаемой сваи (определяется потребная высота копра с учетом высоты выбранного молота), массы сваи и молота (определяется необходимая грузоподъемность).

Краны при забивке свай молотами двойного действия можно использовать и без навесного оборудования. Заданное направление погружаемых свай обеспечивается при этом направляющими каркасами, которые чаще всего делают сборно-разборными из

универсальных металлических конструкций. В ячейках для свай по высоте каркаса устанавливают направляющие брусья, обеспечивающие направление свай при их установке и забивке. Каркас может служить одновременно распорной конструкцией ограждения котлована.

Забивка свай с крана через направляющий каркас: 1 — направляющий каркас; 2 — погружаемая свая; 3 — молот; 4 — первоочередные сваи, закрепляющие каркас; 5 — шпунт

Направляющие каркасы часто используют при забивке свай на местности, покрытой водой.

36. Молоты для забивки свай. Выбор молотов для забивки свай

Простейшим типом является подвесной (механический) молот, который представляет собой металлическую отливку массой от 0,25 до 4,0 т и по направляющей стреле сбрасывается на голову сваи с высоты 3–4 м. Подъем молота осуществляется тросом от ручной или механической лебедки.

Их применяют, когда надо забить небольшое число свай на малую глубину. Паровоздушные молоты приводятся в действие энергией сжатого воздуха или пара.

Впаровоздушных молотах одиночного действия, ударной частью которых обычно служит цилиндр, энергия сжатого воздуха или пара используется только для подъема ударной части. Поршень молота через шток неподвижно соединен с головой сваи. Энергия удара такого молота создается только весом падающего цилиндра.

Впаровоздушных молотах двойного действия ударной частью служит поршень, энергия удара которого создается не только за счет его массы, но и за счет давления на него пара

(воздуха) при падении. Переключение подачи сжатого воздуха или пара в рабочие камеры молота осуществляется автоматически золотником.

Молоты двойного действия работают без направляющей стрелы и могут быть использованы для забивки свай в подводном положении. Применяют их для забивки легких свай и шпунта. Некоторые модели молотов двойного действия используют для выдергивания шпунта.

Для забивки свай широко используют дизель-молоты, которые бывают двух типов — штанговые и трубчатые.

Ударной частью штангового дизель-молота служит массивный цилиндр, скользящий по направляющим штангам. В нижней части молота расположен поршневой блок с наголовником, которым молот устанавливается на свае.

Гидромолоты приводятся в действие давлением жидкости (масла) и могут быть двух типов

— одиночного и двойного действия.

В молотах одиночного действия гидропривод служит только для подъема ударной массы. В молотах двойного действия гидропривод действует не только при подъеме ударной массы, но и образует дополнительную силу удара за счет разгона этой массы при падении.

Гидромолоты имеют либо штанговую, либо трубчатую конструкцию. Более универсальны трубчатые гидромолоты , которые могут работать в подводном положении и пригодны для выдергивания шпунта и свай.

Тип молота для забивки свай выбирают по его энергии удара. Необходимую энергию удара молота (Дж) для погружения свай с несущей способностью по грунту Fd (кН) определяют по эмпирической формуле

Э = 1,75 Fd,

где — коэффициент, равный 25 Дж/кН.

Выбранный тип молота проверяют по коэффициенту его применимости kм:

ЭQм qc ,

мkм

где Эм — энергия удара выбранного молота (по его паспорту), кДж; Qм — полный вес молота, кН; qc — вес сваи с подбабком и наголовником.

При забивке наклонных свай энергия удара молота должна быть увеличена: при наклоне свай

5:1 на 10 %, при наклоне 3:1 — на 25 %.

Для предохранения верхнего конца железобетонных свай от разрушения при забивке их защищают наголовником.

37. Вибропогружение свай. Типы вибропогружателей

Вибропогружение свай особенно эффективно в песчаные грунты, так как оно обеспечивает большую скорость погружения в сравнении с забивным методом и несколько увеличивает несущую способность свай. В глинистых грунтах вибрационный метод погружения снижает несущую способность свай и менее производителен, чем забивной. Виброметод применяют также для погружения тонкостенных железобетонных оболочек большого диаметра (более 0,8 м), так как забивка их затруднительна.

Принцип действия вибропогружателей основан на их направленных, продольных по отношению к сваям колебаниям, возникающих от синхронно и противоположно направленного вращения от электропривода горизонтально расположенных парных валов с дебалансами. Вибропогружатели жестко соединяют с погружаемыми элементами с помощью болтового или зажимного наголовника.

Различают вибропогружатели низкочастотные (400–650 колебаний в минуту) и высокочастотные (до 2500 колебаний в минуту). Для погружения свай и оболочек применяют низкочастотные вибропогружатели с большой вынуждающей силой. У высокочастотных вибропогружателей электродвигатель с пригрузочной плитой отделен от вибратора системой

пружин, что улучшает условия работы машины и повышает ее износоустойчивость. Высокочастотные вибропогружатели применяют для погружения легких свай и шпунтов. Разновидностью вибропогружателей являются вибромолоты, в которых совмещены вибрационный и ударный эффекты. Их применяют для погружения сплошных свай и стального шпунта

Выбирают вибропогружатель по его вынуждающей силе Fв, которая должна преодолеть силы

вращения дебалансов; Fd — несущая способность сваи по грунту; Gв — вес вибросистемы (вибропогружателя, наголовника и сваи); k — коэффициент,

учитывающий снижение сопротивления грунта при вибрации, значение которого для песчаных грунтов средней плотности принимают в зависимости от их крупности: для гравелистых — 2,6; крупных — 3,2; средней крупности — 4,9; мелких — 5,6; пылеватых

— 6,2. Для водонасыщенных крупных песков коэффициент k увеличивают в 1,2 раза;

При вибропогружении оболочек с выемкой грунта из полости значения Fв принимают не менее 1,3Gв, а при погружении свай с закрытым нижним концом и шпунта — не менее

2,5Gв.

Кроме того, вибропогружатель должен обеспечить условие по амплитуде колебаний системы А:

где тс — масса вибросистемы; А0 — минимальная амплитуда Для оболочек, погружаемых с выемкой грунта из полости, значения А0 понижают в 1,2

раза.

Принято разделять вибропогружатели на следующие категории:

по способу воздействия на свайные элементы: статические и динамические (вибрационные, ударные, комплексные);

по типу базовой машины (экскаватор, подъёмный кран);

по частоте колебаний;

по типу привода (электрический, гидравлический).

38.Типы буровых свай. Способы сооружения

Буровые сваи, в отличие от набивных, изготавливают в пробуренных скважинах.

Для бурения скважин используют различные буровые станки. Для предохранения стенок скважин от обрушения их крепят либо обсадными трубами, погружаемыми одновременно в процессе бурения, либо глинистым раствором, заливаемым в скважину, который давлением от своего веса в процессе бурения глинизирует стенки скважины и удерживает их от обрушения. Бурение скважин и уширений под глинистым раствором, как показывает опыт, возможно как в глинистых, так и в песчаных грунтах. Под защитой обсадных труб производят бурение скважин в глинистых грунтах текучей консистенции, при большой глубине воды или при наличии значительных гравийно-галечниковых прослоек и карстовых пустот, а также при ведении работ вблизи существующих сооружений. Инвентарные трубы либо извлекают в процессе бетонирования буровых свай, либо оставляют в скважине, включая в конструкцию сваи.

Бурение осуществляется с помощью роторной установки. Рабочим органом при бурении служит ковшовый бур (фреза), который при вращении заполняется разработанным грунтом. Удаление грунта осуществляется циклично с подъемом бура из скважины на поверхность. Уширение скважины в нижнем конце достигается с помощью раскрывающихся ножей уширителя. Буровые скважины могут быть как вертикальными, так и наклонными с наклоном до 4:1.

Перед бетонированием в скважину опускают арматурный каркас, наружный диаметр которого должен быть меньше диаметра скважины не менее чем на 20 см, чем обеспечивается необходимый защитный слой бетона. Применяют арматуру периодического профиля, что обеспечивает ее надежное сцепление с бетоном, уложенным в тело сваи под глинистым раствором. Укладку литого бетона в скважину ведут подводным способом

Самыми распространенными видами буровых опор являются буронабивные, буросекущие и винтовые сваи.

Скважины для устройства буронабивных свай выполняют с помощью буровых агрегатов, при достижении проектной отметки, бур вынимается и освобождается от грунта. В скважину опускается предварительно изготовленный каркас из арматуры, который заполняется бетонной смесью через воронку. Смесь подается в полость конструкции непосредственно из бетоносмесительной установки или премного бункера для бетонной смеси.

Технология установки буросекущих свай в основном идентична установке буровых свай. Применяется процесс установки буросекущих свай для создания полноценных подпорных «стен в грунте». Буросекущие опоры ничем не отличаются от буронабивных свай, только их установка проводится в одну линию с шагом, равным нулю.

Винтовые сваи — такой тип свай, которые при заглублении ввинчиваются в грунт с

Чтобы предупредить преждевременный износ винтовых свай из металла, важно предварительно перед погружением в грунт выполнить антикоррозийную защитную обработку.

39. Конструкция и основные положения расчета опускных колодцев

Опускной колодец представляет собой открытую сверху и снизу, замкнутую в плане обычно железобетонную или бетонную конструкцию, под защитой которой разрабатывают грунт и выдают его наружу. Колодцы могут быть изготовлены также из дерева или из металла. Колодцы из каменной кладки в настоящее время не применяют.

Бетонные и железобетонные колодцы могут быть монолитными, бетонируемыми на месте их погружения, сборными из заранее изготовленных элементов и сборно-монолитными. Толщину наружных стен назначают равной 0,7–2,0 м, а внутренних 0,5–1,5 м, исходя из необходимого веса колодца для преодоления сил трения при погружении, и проверяют расчетом на прочность. Нижнюю часть наружных стен (нож-консоль) делают заостренной или с банкеткой шириной 15–20 см. Низ внутренних стен тоже скашивают и располагают на 0,5 м выше кромки ножа, а в самих стенах делают проемы для сообщения между шахтами. Выше консоли в стенах делают пазы глубиной 20–25 см для лучшей связи между кладкой заполнения шахт и стенами, а также для устройства перекрытия на случай переделки колодца в кессон. Вверху колодца устраивают железобетонную плиту для передачи давления от опоры стенам колодца.

Стены и консоли колодцев армируют вертикальной и горизонтальной арматурой по расчету на усилия, возникающие в них при погружении колодца.

Для придания устойчивости колодцу при погружении нижнюю его секцию на высоту 3– 4 м всегда делают вертикальной.

Для уменьшения сил трения при погружении применяют подмыв грунта у ножа колодца.

Сооружение фундамента опоры моста из опускного колодца: 1 — опускной колодец; 2 — железобетонная распределительная плита; 3 — опора моста; 4 — бетон заполнения; 5 — пазы; 6 — подводный бетон заполнения; 7 — прочный грунт

Расчет веса колодца, необходимого для его погружения. Вес колодца должен превышать силы трения по его боковым граням не менее чем на 15–20 %, т. е.

— расчетное значение силы трения, определяемое по формуле

Tu = n fi ui li , i =1

где fi — предельная сила трения в i-м слое грунта; ui — наружный периметр колодца в слое грунта толщиной li.

При опускании колодца с подмывом силу трения уменьшают на 25 %.

Проверка колодца на всплытие. Рассматривают положение колодца на проектной отметке, когда уложена подушка подводного бетона, шахты осушены, а на его подошву действует гидростатическое давление, направленное снизу вверх. От всплытия колодец удерживают его вес вместе с подушкой и силы трения (в половинном размере) по наружной поверхности.

Проверку на всплытие выполняют по формуле

где Gп — вес подушки; hw — расстояние от подошвы подушки до уровня воды; A —

Расчет нижней секции колодца на изгиб. Расчету подлежат наружные стены секции на изгиб в вертикальной плоскости от действия их собственного веса. Нагрузки от веса поперечных стен колодца учитывают приложением сосредоточенных сил.

Нижнюю секцию колодца бетонируют на подкладках, которые удаляют перед ее погружением. Последними удаляют так называемые фиксированные подкладки (по 2 подкладки под продольными стенами), расстояние между которыми назначают из условия равенства изгибающих моментов над опорами и в середине пролета (примерно 0,7 от длины стены). При отсутствии подземных вод или при погружении с водоотливом грунт под ножевой частью колодца у фиксированных зон выбирают также в последнюю очередь. В этих случаях можно ограничиться расчетом стен по схеме опирания их на фиксированные подкладки.

При погружении колодца без водоотлива рассматривают две возможные схемы опирания секции на грунт: по концам) и под серединой).

По величине изгибающих моментов в этих схемах расчета проверяют сечения стен и назначают их армирование.

Расчет стен колодца на изгиб в горизонтальной плоскости. Расчет выполняют для проектного положения колодца на восприятие горизонтального давления грунта pa

(активное давление) и воды pw. При погружении без водоотлива учитывают давление на

стены изнутри колодца в размере 50 % от гидростатического.

Рассчитывают участок стен над консолью высотой , равной толщине стены. Считают, что этот участок воспринимает давление, действующее и на консоль. В плане он образует замкнутую раму, нагруженную по внешнему контуру равномерно распределенной нагрузкой интенсивностью q = (hк + )(pa + pw). Расчет такой рамы выполняют по

правилам строительной механики. По найденным продольным усилиям и изгибающим моментам подбирают горизонтально расположенную арматуру.

Аналогичные расчеты выполняют для других вышележащих зон колодца, выделяя в них участки высотой 1 м, в пределах которых давление (pa + pw) принимают постоянным и

равным давлению у нижней границы каждой зоны.

Расчет стен на разрыв при затирании колодца. При концентрации сил трения грунта о

боковую поверхность верхней части колодца может произойти его зависание и в горизонтальных сечениях стен появятся растягивающие усилия.

В предположении, что силы трения распределены по закону треугольника с наибольшим значением их f0 у верха колодца, будем иметь условие равновесия сил:

Gк = 0,5f0hu,

где по-прежнему Gк — вес колодца; h — глубина погружения; u — периметр колодца,

f0 = 2Gк/(hu).

Растягивающее усилие в сечении колодца на высоте z над ножом

N z = Ghк z f02uzh 2 = Gк hz 1 hz .

Отсюда следует, что опасное сечение будет на глубине z = 0,5h, а наибольшее растягивающее усилие в этом сечении Nmax = 0,25Gк.

Расчет ножевой части (консоли) на изгиб. Такой расчет выполняют для 1 м консоли в плане при двух положениях колодца. Во-первых, когда колодец опущен на проектную