У11.2. Погружение свай

Забивка свай сопровождается изменениями естественной структу­ры грунта, что может увеличить или уменьшить его прочность, а следовательно, и несущую способность сваи. Большое значение при этом имеют не только свойства самих грунтов, но и способы погружения свай.

При погружении свая должна вытеснять грунт в объеме, рав­ном объему сваи. Это происходит за счет уплотнения грунта и ча­стичного выпирания его на дневной поверхности, достигающего не редко 10—40 см.

202

В сваях с закрытым нижним концом в процессе забивки вокруг сваи образуются четыре зоны деформированного грунта (рис. VII. 19). Первая зона толщиной 2—10 мм представляет собой ру­башку из деформированного плотного грунта. Вторая зона, рас­пространяющаяся на 0,7—3 диаметра ствола сваи, характеризу­ется переменной плотностью. По контакту с первой зоной струк­тура грунта нарушена, плотность весьма велика, влажность мини­мальна; по мере удаления от сваи структура грунта постепенно приближается к естественной. Слои грунта во второй зоне сильно искривлены, вблизи сваи, следуя ее движению, опущены вниз,, а на границе зоны несколько приподняты, выпучены. Третья зона характерна некоторым снижением плотности и увеличением влаж­ности. Это объясняется отжатием воды в третью зону и растяги­вающими и сдвигающими усилиями, вызванными вспучиванием грунтов второй зоны. Ширина третьей зоны составляет около 5— 6 диаметров ствола. Четвертая зона, распространяющаяся на 8— 12 диаметров сваи, имеет незначительные, но все же заметные на­рушения естественной структуры грунта. Практического значения эта зона не имеет.

Под острием сваи образуется сфера уплотненного грунта тол­щиной, приблизительно равной двум диаметрам сваи.

При погружении полой сваи с плоским концом без удаления из нее грунта внизу создается конусообразное грунтовое ядро, выпол­няющее роль заострения сплошной сваи. Если же в процессе по­гружения грунт удаляется из сваи, то уплотнение окружающего грунта почти не происходит и грунт сохраняет структуру близкую к природной.

5-11*

Интенсивность погружения сваи характеризуется величиной ее перемещения от воздействия сваебойного механизма. В начале свая погружается быстро, затем по мере возрастания сил трения и сопротивления грунта под ниж­ним концом погружение замед­ляется и, наконец, практиче­ски прекращается. При молотах ударного действия интенсивность погружения 'принято измерять

величиной перемещения сваи от одного удара. Это 'перемещение носит название отказа сваи. По величине отказа можно су­дить о качестве забивки сваи: чем меньше отказ, тем, очевид­но, больше ее несущая способ­ность по грунту.

Рис. VII.19. Деформации грунта во­круг забивной сваи: II—IV — зоны деформированного грунта

203

Грунт, окружающий сваю, уплотняется тем легче, чем он рыхлее, а в водонасыщенных грунтах чем больше и его водо-

проницаемость. Поэтому погружение свай в рыхлые грунты с • большим коэффициентом фильтрации осуществляется быстрее и на большую глубину, чем в грунты плотные.

Маловлажный песчаный грунт, особенно плотного сложения, оказывает значительное сопротивление погружению. При некото­рой глубине забивки отказ практически становится равным нулю и дальнейшая попытка забить сваю приводит к разрушению ее ствола. При этом сопротивление грунта часто носит временный ха­рактер, и в результате релаксации (рассеивания) внутренних на­пряжений оно постепенно снижается. Поэтому, если возобновить забивку сваи через два-три дня, она опять легко погружается в грунт. Это явление носит название ложного отказа. При погружении свай в пески, а также супеси нужно через несколько дней производить повторную добивку контрольных свай, на основе которой устанавливать истинный отказ, характеризующий дейст­вительную несущую способность свай в фундаменте.

В песчаные грунты значительно легче погрузить сваю частыми ударами и вибрацией. При сотрясениях, вызванных частыми уда­рами, под острием сваи не образуется переуплотненной грунтовой зоны; при вибрации преодолеваются силы внутреннего трения и песок становится подвижным, теряет устойчивость и приобретает свойства жидкости. Поэтому погружать сваи в песчаные грунты рекомендуется молотами двойного действия или вибропогружате­лями.

В песчаных грунтах эффективен подмыв.

Чем крупнее частицы несвязного грунта (песчано-гравийного и т. п.) и чем больше его плотность, тем труднее погрузить сваю, тем большую мощность должны иметь сваебойные снаряды и под-мывные устройства.

Погружение свай в глинистые грунты в большей степени зави-. сит от их консистенции. В водонасыщенных глинах поры полностью заполнены свободной водой и уплотнить их можно только за счет вытеснения воды. Так как коэффициент фильтрации глины весьма мал и скорость движения воды внутри грунтового массива низка, на ее вытеснение требуется некоторое время. В этих условиях боль­ший эффект можно ожидать от задавливания сваи статической нагрузкой, чем от забивки.

В глинах с неполным водонасыщением уплотнение происходит за счет свободных пор. В процессе забивки свай часть связной во­ды переходит в свободную, которая уменьшает силы трения между . грунтом и сваей. При этом нарушаются внутренние связи между частицами грунта и грунт ра'зжижается, значительно теряя свою несущую способность. Разжижение может быть особенно значи­тельным при динамическом воздействии, например при забивке мо­лотом двойного действия или вибропогружателем.

Низкая уплотняемость и разжижение глин определяют выбор сваебойного снаряда: как правило, забивать сваи в глинистые грунты рекомендуется молотами одиночного действия с большим весом ударной части и небольшой частотой ударов.

204

Применение подмыва в глинистых грунтах нерационально: по­мимо того, что глины с трудом поддаются размыву, излишняя вода будет только снижать их прочность.

Забивка свай в глинистые грунты сопровождается тиксотроп-ными явлениями: нарушением связности (разжижением) и после­дующим восстановлением ее. Практически это выражается в том, что грунт, разжиженный забивкой сваи, слабо сопротивляется ее погружению, но после прекращения забивки, в течение некоторого времени происходит упрочнение грунта, и несущая способность сваи значительно (в 1,5—2 раза и более) возрастает. Происходит явление, называемое засасыванием сваи.

Истинный отказ сваи, забитой в глинистый грунт, нужно опре­делять после ее «отдыха». Продолжительность «отдыха» зависит от вида грунта: для супесей она составляет 5—10 сут, для суглин­ков— 15—20 сут, для глин — 25—30 сут и более (для тощих глин меньше, для жирных больше).

Для возможности погружения всех свай фундамента на про­ектную глубину большое значение имеет последовательность их забивки. Рекомендуется, в особенности в плотных грунтах, вести забивку от середины котлована к его периметру. При забивке в обратной последовательности — от периметра к середине — сред­ние сваи из-за значительного уплотнения грунта бывает трудно по­грузить и их концы оказываются расположенными на более вы­соких отметках.

Для забивки необходимо иметь молоты и вибропогружатели, соответствующие размерам свай.

Вес ударной части молота одиночного действия, а также дизель-молота при длине сваи 12 м и более должен быть не менее веса

Таблица У11.4

	Переходный коэффициент к, при числе свай в фундаменте
Тип фундамента	1—5	6—10	11-20	>20
С плитой над грунтом С плитой, заглубленной в грунт	1,8 1,7	1,7 1,6	1,6 1,4	1,4 1,4

Таблица УП.б

	Коэффициент к применимости молотов для свай из
Молот	дерева	стали	железобетона
Двойного действия и трубчатый дизель-молот Одиночного действия и штанговый дизель-молот Подвесной	5 3,5 2	5,5 4 2,5	6 5 3

205

Таблица УИ.6

Расчетная несущая способность сван, тс
Песок с гравием воцонасыщенный	Суглинок туго-пяастнчный	Глина тугопластичная	Возмущающая сила вибропогружателя, тс
40—50 90—110 140—160 180—200	30—40 60—70 110—120 160—180	25—30 50—60 90—110 140—160	8,4 17,5 30 42,5

сваи с наголовником, а при длине до 12 м больше этого веса на 20—25% (в зависимости от плотности грунта). Энергия удара мо­лота Э (в кгс-м) должна при этом удовлетворять неравенствам:

Э»25Ф_пр; Э> ® ^{+ д} , к

где Ф_пр — предельная несущая способность сваи по грунту, равная расчетной нагрузке на голову сваи, возникающей от действия на фундамент внешних сил и умноженной на переходной коэффициент К\, завися­щий от числа свай в фундаменте (значения коэффициента К\ приведе­ны в табл. \Ш.4), тс; <2 — вес молота, кгс; ц — вес сваи с наголовником, кгс;

к — эмпирический коэффициент применимости молота, принимаемый по табл. УП.5.

Для забивки наклонных свай энергия удара молота должна быть увеличена на коэффициент:

Наклон сваи 5:1 4:1 3:1

Коэффициент увеличения ..1,10 1,15 1,25

По вычисленной энергии удара подбирают тип молота, пользу­ясь характеристиками молотов, выпускаемых промышленностью.

Тип вибропогружателя-для погружения свай с закрытым ниж­ним концом ориентировочно можно подбирать по возмущающей силе, пользуясь табл. УИ.6.

УП.З. ПОГРУЖЕНИЕ И БЕТОНИРОВАНИЕ СВАЙ-ОБОЛОЧЕК

Оболочки диаметром 1 м и более погружают в грунт с открытым нижним концом. В практике отечественного строительства погру­жение осуществляют преимущественно вибропогружателями.

Погружение оболочек возможно только при соответствующих параметрах вибропогружателя: возмущающей силе и статического момента дебалагнсов. Ориентировочные значения этих параметров в зависимости от размеров оболочек и грунтовых условий приве­дены в табл. УП.7.

				Т	а б л и ц а \Ш.7
	Возмущающая сила (числитель, тс) и момент дебалансов (знаменатель, кгс-м)
Диаметр оболочек, м	Мягкопластичные глины и суглинки, рыхлые пески		Тугопластичные глины и суглинки, лески средней плотности		Полутвердые глины и суглинки, плотные пескн
	Глубина погружения, м
	<15	<25	<1Б	«25	«15
1-1,2 1,2—1,6 1,6—2 2-3	40—60 200—240 40—60 200—240 50—90 275—350 100—160 350	40—60 200—240 50—90 275—350 90—160 350 100—170 500	40—60 200—240 50—90 275—350 90—160 350 100—170 500	50—90 275 90 350 90—170 350—510 200—340 500—1000	50—90 275 90 350 90—170 350—510 200—340 500—1000

Статический момент М дебалансов должен при этом удовлет­ворять требованию

где <2 — вес вибропогружателя, оголовка (переходника) и оболочки, тс;

ц — коэффициент, равный 0,7 для рыхлых и пластичных грунтов и 1,1 для плотных грунтов.

Если один .вибропогружатель не обеспечивает погружение, то применяют спаренные синхронно работающие вибропогружатели.

Выбирая тип вибропогружателя, необходимо учитывать также частоту развиваемых им колебаний. Опытом установлено, что при погружении в легко проходимые грунты — рыхлые пески, текуче-пластичные и мягкопластичные связные грунты — нужно применять вибропогружатели с частотой колебаний 500—600 об/мин, тогда как при плотных грунтах, особенно глинах, частота колебаний не должна превышать 300—500 об/мин.

В рыхлые несвязные грунты оболочки удается погрузить без удаления грунта из ее полости, что значительно ускоряет сооруже­ние фундамента. Однако чаще процесс вибропогружения слагает­ся из опускания оболочки и удаления грунта.

Непосредственное опускание под воздействием вибропогружа­теля протекает быстро. Средняя скорость погружения при нор­мальной амплитуде колебаний 5—10 мм в песчаные грунты состав­ляет 40—60 см/мии, в глинистые и гравелисто-песчаные—10— 30 см/мин. Таким образом, при непрерывной работе вибропогру­жателя оболочка может быть погружена в течение нескольких ми­нут на значительную глубину.

206

207

В процессе погружения обо­ лочек необходимо следить за нормальным режимом вибропо­ гружения, нарушение которого может привести к разрушению оболочек, а также к поломке вибропогружателя. Для обеспе­ чения нормальной работы вибро­ погружателя необходимо систе­ матически подтягивать гайки болтов, которыми он 'присоеди­ нен к фланцу оболочки, наблю­ дать за состоянием стенок обо­ лочки и фланцев, не допускать асимметрии фазовых напряже­ ний свыше 5%, не перегревать электромоторы. Время непрерыв­ ной работы вибропогружателей ограничивается паспортными

указаниями (2—15 мин); пере­рывы в работе должны быть до­статочными для полного остыва­ния электромоторов.

Рис. УП.20. Схема фиксатора по­рога замедления:

/ — крышка; 2 — регулировочный винт; 3 — рабочая масса; 4 — пружина; 5 — электропривод

Нормальное погружение обо­лочек может быть нарушено при встрече жесткого препятствия в виде валунов, топляков и пр. При встрече препятствия скорость погружения резко снижается, амплитуда колебаний возрастает и в оболочке возникают боль­шие. динамические усилия.

Как показали теоретические и экспериментальные исследова­ния, произведенные в ЦНИИСе, наступление ненормального виб­роударного режима погружения характеризуется резким возраста­нием ускорения при движении оболочки вниз. При встрече оболоч­ки с жестким препятствием энергия вибропогружателя затрачи­вается только на колебания вибросистемы, оболочка своим ниж­ним концом отрывается от грунта и при движении вниз испытыва­ет значительной силы удар, величина которого зависит от массы вибросистемы и ускорения ее движения. При таких условиях по­гружение должно быть прекращено для выяснения и ликвидации причин ненормального режима.

В производственных условиях возникновение виброударного режима устанавливают с помощью специального прибора — фик­сатора порога замедления (рис. УН.20). Датчик прибора состоит из металлического цилиндрического корпуса, крышки с сальни­ком, через который проходят электропровода, рабочей массы, пружины, регулировочного винта и пробки из электроизоляцион­ного материала. Рабочая масса регулировочным винтом прижата

к пружине. При колебаниях в массе возникают силы инерции, ко­торые при определенном ускорении превысят сжатие пружины, и масса отойдет от винта. В этот момент в сигнализаторе загора­ется запрещающий сигнал (красный свет). Регулировочным вин­том датчик настраивают на определенный режим колебаний, допу­стимый по прочности оболочки. Датчик жестко прикрепляют к стенке оболочки не ближе 0,5 м от фланца; для прикрепления в оболочке должны быть предусмотрены закладные стальные ча­сти или обрезки круглой арматуры.

По мере опускания оболочки сопротивление грунта возрастает главным образом за счет резко увеличивающегося трения между внутренней поверхностью оболочки и грунтом. Скорость погруже­ния снижается до 2т—5 см/мин, и при амплитуде колебаний менее 5 мм погружение практически прекращается. Для дальнейше­го погружения необходимо уменьшить сопротивление грунта, что достигается удалением его из внутренней полости оболочки.

Разработка грунта в оболочке — наиболее трудоемкий и про­должительный процесс, от которого зависит успешное погружение оболочки на заданную глубину.

Грунты, не поддающиеся размыву, — тяжелые, плотные глины и суглинки, отложения крупного гравия и гальки и т. п. — удаляют преимущественно грейферами. Тип и емкость грейфера назначают в зависимости от плотности разрабатываемого грунта и диаметра оболочки: размер грейфера в раскрытом виде должен быть меньше диаметра оболочки по крайней мере на 30 см.

Кроме грейферов, применяют также оборудование вращатель­ного действия — винтовые буры, фрезы-желонки и т. д.,— которы­ми удается извлечь труднопроходимые грунты, например мягкопла-стичные вязкие глины, плотные гравийно-галечные смеси и др. Связные грунты удаляют не только в пределах погруженной части оболочки, но и ниже ножа на глубину, определяемую опытным пу­тем в зависимости от устойчивости стенок забоя.

Удаление грунта ниже ножа значительно ускоряет погружение оболочки; в глинистых грунтах обычно удается выбрать грунт на глубину от 1,5 до 4 м ниже ножа, а иногда и более (до 12 м).

Для извлечения грунта грейфером приходится вибропогружа­тель снимать с оболочки и затем вновь устанавливать, на что рас­ходуется немало времени. Этого можно избежать, применяя вибро­погружатели с проходным отверстием (см. рис. VII.10).

Грунты несвязные — песчаные, гравелистые, легкие супеси, или­стые, песчаные и супесчаные легко удаляются эрлифтами, сугли­нистые— эрлифтами с предварительным рыхлением подмывными трубами при давлении воды от 5 до 10 кгс/см², песчано-галечные—■ гидроэлеваторами и гидрожелонками.

Схема эрлифта, применяемого при опускании оболочек диамет­ром 1 м и более, приведена на рис. УП.21. В конструкцию установ­ки входит смесительная камера, пульповодная труба диаметром 150—300 мм, воздуховодная труба и четыре подмывиых трубы

208

8—2644

209

/7~/7

ё)

50 80 100 150 V

—I 1 1 1

100 150 И

50

10

10

15

10

15

15 О

-г
	м>			у а
	ич

Рис. УП.21. Схема эрлифтирования (а) грунта и технические характеристики (б)

эрлифта:

1—воздуховодная труба; 2— переходник; 3 — оболочка; 4 — подмывные трубы; 5 — эрлифт;

б — наконечники подмывиых труб; 7 — пульповод; С — производительность эрлифта, м³/ч;

V — расход воздуха, м³/ч; N — расход воды, м³/ч; И — глубина воды в оболочке, м

Рис. УП.22. Гидрожелонка с бункером:

I — труба для подачи воды; 2 — отбойная сетка; 3 — бункер

диаметром 56 мм с выходными отверстиями насадок диаметром 15 мм. Трубы наращивают секциями длиной по 5 м; между собой их соединяют хомутами на болтах и выводят наружу через стенки переходника вибропогружателя. Эрлифт может работать при глу­бине воды не менее 3 м; если глубина недостаточна, то воду под­качивают в оболочку, поддерживая ее на возможно более высоком уровне.

Гидрожелонка, применяемая для извлечения грунта с крупны­ми фракциями, представляет собой гидроэлеватор с кольцевой на­садкой,-снабженный приемным бункером (рис. УН.22). Вода под давлением 5—8 кгс/см² в количество до 150 м³/ч, выходя из коль­цевого зазора всасывающей трубы, засасывает гравий и гальку, зерна которых, встречая на своем пути отбойную сетку, отклады­ваются на дно приемного, бункера. После заполнения бункер под-

8*

211

нимают наружу и .опорожняют. При успешной работе на заполне­ние бункера объемом 0,8 м³ требуется 5—7 мин. Гидрожелонкой удавалось извлекать отдельные валуны массой до 20 кг.

При очистке внутренней полости оболочки от грунта эрлифта­ми или гидроэлеваторами нужно обеспечить центральное положе­ние всасывающей трубы, что особенно необходимо при погружении наклонных оболочек.

Несвязный грунт извлекают до уровня, при котором практиче­ски исключается его наплыв через нижний открытый конец обо­лочки. Для предупреждения прорыва разжиженного грунта внутрь оболочки ее заливают водой до уровня воды снаружи или несколь­ко выше.

Повышенное по сравнению с наружным давление воды внутри оболочки позволяет удалять песчаные, а также крупнообломоч­ные с песчаным заполнением грунты ниже оболочки на 2—3 м. Устойчивость поверхности, создаваемой таким образом выработки обеспечивается избыточным давлением, ориентировочные величи­ны которого приведены в табл. VII.8. При избыточном давлении воды оболочку нужно заглублять ниже поверхности наружного грунта не менее чем на 4 м. В противном случае вода может прор­ваться из-под ножа оболочки наружу. Для предупреждения наплы­ва грунта в оболочку при отключенном вибропогружателе и отсут­ствии избыточного давления, когда, например, наращивают оче­редную секцию или производят какие-либо другие работы, нож оболочки нужно заглубнить в грунт на глубину не менее 0,5—1 м.

Если удаление грунта ниже ножа оболочки не обеспечивает ее погружение, то при больших глубинах погружения (20 м и более) прибегают к подмыву грунта водой.

Подмывные трубы могут быть расположены как по внутренне­му, так и по внешнему контуру оболочки. Внутренний подмыв мо­жет быть применен в любых грунтах; его обычно объединяют с эрлифтированием грунта. Наружный подмыв применяют только в несвязных или слабосвязных грунтах при амплитудах колебания оболочки менее 5 мм.

Для подмыва пользуются трубами диаметром 50—75 мм, снаб­женными насадками с центральным и боковыми отверстиями, (см. рис. VII.12, б). Число труб назначают из расчета одной трубы на 1—1,5 м периметра оболочки. Расход воды на каждую трубу со-

Таблица УИ.8

	Избыточный иапор воды в полости оболочек, м
Плотность грунта	вертикальных	наклонных
Рыхлый Средней плотности Плотный	5 4 3,5	6 5 4

ставляет 40—50 м³/ч, при давлении на выходе из наконечника от 4 до 10 кгс/см² в зависимости от плотности грунта. Нижние концы подмываемых трутбок не доводят до ножа оболочек на 0,5—1,5 м, чем предотвращают чрезмерное разжижение грунта и опасность наплыва его внутрь оболочки. Для повышения эффективности под­мыва рекомендуется совместно с водой подавать в зону размыва воздух (2—3 м³/мин). Сжатый воздух подают по воздуховодным трубам, скрепленным с подмывными.

При погружении наклонных оболочек подмывные трубы распо­лагают только на верхней половине наружной поверхности оболоч­ки, обычно в количестве 3 шт. — две с боков по диаметральному сечению и одна сверху.

На последнем этапе погружения, вблизи проектной отметки, необходимо удалять грунт с особой осторожностью, не допуская нарушения его природной структуры. Как показывают испытания, разрыхление грунта в основании может снизить несущую способ­ность оболочки на 20—30%.

Для сохранения природной плотности несвязных грунтов виб­ропогружение оболочки прекращают после образования в ней грун­тового ядра высотой не менее 2 м. Уплотнение ядра и окружающе­го оболочку грунта достигается вибрированием оболочки без ее погружения в течение 10—15 мин. В связных грунтах излишне виб­рирование может вызвать их разжижение и разуплотнение. Поэто­му при этих видах грунтов вибропогружатель отключают, когда скорость погружения оболочки становится не более 2 см/мин.

При вибропогружении оболочки испытывают ряд усилий, на которые они должны быть рассчитаны. Вся вибросистема — виб­ропогружатель, наголовник, оболочка и примыкающий к ней грунт — подвержена динамическим усилиям растяжения и сжатия, действующим вдоль оси оболочки. Растяжение вызывает горизон­тальные (нормальные к оси оболочки) трещины, сжатие верти­кальные (продольные, ) трещины. Рассчитывают сечения оболочки, крепления звеньев оболочки между собой, а также крепления на­головников (переходника) к оболочке и вибропогружателю. Для низкочастотных вибропогружателей приближенное значение этих усилий, согласно методике ЦНИИСа, определяют по следующим формулам.

Растягивающая сила для расчета креплений наголовника к виб­ропогружателю и оболочке

Р_рас^=\,4N--0₁.

Растягивающая сила для расчета сечений оболочки и стыков ее секций

Р_раст=\,2М~с₂.

Максимальное сжимающее усилие в сечениях оболочки

Р_сж = кО_усл, но > N + О

прн к = 0,025ал_вл₀,

212

8*—2644

213

Вес условной вибросистемы

Здесь N — возмущающая сила вибропогружателя;

01 — вес вибропогружателя при расчете его прикрепления к наголов-

нику и суммарный вес вибропогружателя и наголовника при расчете крепления последнего к оболочке;

0₂ — вес вибропогружателя и наголовника; Оусл — условный вес вибросистемы;

О — истинный вес виброснстемы, равный суммарному весу вибропо­гружателя, наголовника и оболочки, погруженной на проектную глубину; а — размах колебаний вибросистемы (удвоенная амплитуда), см; п_ж — максимальная частота вращения вибропогружателя, об/с; п₀ —величина, характеризующая динамические свойства виброси­стемы; О'гр — вес колеблющегося грунта, примыкающего к наружной поверх­ности оболочки, принимаемый равным весу кольца грунта тол­щиной 0,15 м и высотой, равной глубине нагружения оболочки в грунт;

О_гр — вес заключенного внутри оболочки столба грунта высотой не более 10 м прн оболочках с внутренним диаметром не больше 0,5 м и 6, 2,5, 1 м при оболочках с внутренним диаметром соот­ветственно 1, 2 и 5 м (для промежуточных значений внутреннего диаметра высоту неизвлеченного грунта находят по линейной интерполяции).

Вес грунта снаружи и внутри оболочки при отсутствии натур­ных данных принимают равным 1,7 тс/м³. При определении весов оболочки и грунта взвешивающее действие воды не учитывают.

При глубине погружения оболочки в грунт до 10 м расчетный размах а колебаний принимают равным 2 см; до 30 м — а=1 см. Для промежуточных глубин а находят по линейной интерполяции.

Величину п₀ определяют по формуле

п

"п = ~ .

У\ + 0,3 (пН: 1000)2

где Н — полная длина оболочки, м;

п — частота собственных колебаний оболочки, погруженной в грунт, прини­маемая равной: прн рыхлых грунтах — 20 Гц, при грунтах средней плот­ности — 30 Гц, при плотных грунтах — 50 Гц.

Кроме продольных сил, при определенных условиях могут воз­никнуть радиальные силы от гидравлического удара. Гидравличе­ский удар возникает тогда, когда вместе с оболочкой перемеща­ется грунтовая пробка, прочно связанная с нижним концом оболочки и создающая >как бы дно вибрируемого стакана, запол­ненного водой.

Вблизи нижнего положения вибросистемы, когда ускорение ее движения достигает максимальной величины, возникают наиболь­шие инерционные вертикальные силы, которые в воде (по зако­нам гидростатики) передаются в радиальных направлениях, вызы­вая продольные трещины в оболочке. Величина этих сил зависит

от ряда факторов и прежде всего от количества воды (глубины воды), содержащейся внутри оболочки.

Глубина воды, при которой возможно образование трещин,

Ну— 0,5си

при

1425 _{с =} — ,

]/_{1 +} М

где с — скорость распространения гидравлического удара, м/с; т — продолжительность удара оболочки о грунт, с;

^_в — модуль объемной упругости воды, равный 2,1-10⁴ кгс/м² (при темпе­ратуре 10—20° С), кгс/см²; Ее — модуль упругости бетона оболочки, зависящий от марки н, следова­тельно, прочности бетона, кгс/см²; Е_а —модуль упругости арматуры (2,1-10⁶), кгс/см²;

/сп — площадь сечения поперечной (спиральной) арматуры на 1 пог.м вы­соты оболочки, см²; й — внутренний диаметр оболочки, см; б — толщина стенки оболочки, см.

Время т удара принимается равным:

Прн плотных песках, полутвердых суглинках н глинах, глинистых грунтов с включением гальки

и гравня (0,05-=-0,08) Т

При песках средней плотности, пластичных супе­ сях, тугопластнчных супесях и глинах (0,10-г-0,14) Т

Прн рыхлых песках, илах, торфах, плывунов, мягкопластнчных н текучепластнчных глинах н

суглинках (0,34-0,5) Т

Здесь Т период колебаний оболочки, равный 60/и (где п — число колебаний вибропогружателя, мин).

Таблица УИ.9

53	А	04-
со 9	*!«	ИЗ	Причнца нарушения	Возможные повреж-	Меры по предупреж-
к 5	й5§	6§°8	нормального режима	дения оболочки	дению повреждений
|.8	кор< руж м/м	мпл олеб ерха и, м	вибропогружения
		<«ЙМ
Любая	1—5	1—3	Защемление обо-	Горизонталь-	Удаление грун-
			лочки силами тре-	ные трещины в не-	та ниже ножа;
■			ния грунта	защемленной грун­том части оболоч­ки	подмыв грунта по поверхности обо­лочки
»	1	>10	Встреча обо-	Вертикальные	Удаление пре-
			лочки с препятст­вием (виброудар­ный режим)	трещины от сжа­тия бетона	пятствия
>5 м	5—20	5-10	Гидравлический	Вертикальные	Удаление грунта
			удар в полости	трещины от растя-	до или ниже но-
			оболочки	жения бетона у поверхности грун­товой пробки в полости оболочки	жа; применение амортизаторов

214

215

я-я

Б- Б

^&

₉₁

!•

г-г

Для снижения гидравлического удара, когда глубина воды в оболочке больше Я_у, применяют пневматические амортизаторы, поглощающие энергию удара. Пневматический амортизатор, на­пример из заполненных воздухом автомобильных камер, погружа­ют возможно глубже. Пневмоамортизаторы применяют при грун­тах плотных и средней плот­ности. Снижение гидравличе­ского удара при проходке рых­лых песков, а также связных грунтов текучей и тугоплас-тичной консистенции дости­гается разуплотнением их пу­тем нагнетания в грунт сжа­того воздуха. Воздух в коли­честве 3—7 м³/мин под дав­лением 4—6 кгс/см² подают по трубке с обратным клапа­ном, загрубляемой в грунт на 2—3 м ниже ножа оболочки. Нарушение нормального внбропогружения крайне опас­но, так как приводит к раз­рушению оболочек. В табл. VII.9 приведены наиболее ча­сто встречающиеся признаки и • причины нарушения нор­мального вибропогружения, а также, виды возможных по­вреждений оболочек и меры по их предупреждению.

?г_

После погружения оболоч­ ки на проектную глубину ее. внутреннюю полость а так­ же скважину в скальной по­ роде, если последнюю разбу­ ривали, заполняют бетоном на всю высоту оболочки или ча­ стично, только в нижней ее части. Бетонируют способом ВПТ. Для этого применяют компактное оборудование,

Рис. VI 1.23. Оборудование для бето­нирования оболочки:

1 — приемный бункер: 2 — вибратор; 3 — бетонолитная труба; 4 — водопроводная труба; 5 — направляющий фонарь; 6 — во-доразводящее кольцо; 7 — подмывная тру­ба

обеспечивающее очистку обо­лочки и скважины от грунта и шлама и подачу бетонной смеси (рис. У11.23). Бетоно-литную трубу диаметром 200— 300 мм из листовой стали тол­щиной 3—5 мм собирают из звеньев с герметическими

фланцевыми соединениями. К верхнему звену трубы присоединя­ют приемную воронку или бункер для бетонной смеси. Для фик­сирования центрального положения трубы служат фонари, сде­ланные из «руглой арматурной стали.

К бетонолнтной трубе хомутами прикрепляют подмывные тру­бы диаметром 50 мм с центральным отверстием 10 мм, по которым подается вода с напором до 10 кгс/см² и расходом 150—300 м³/ч. Вода служит для промывки скважины и удаления из нее шлама перед ее бетонированием. Если в основании оболочки залегают не­связные. или слабосвязные грунты, то внутреннюю полость очищают грейфером или эрлифтом без применения напорной воды.

Бетонирование способом ВПТ полостей оболочек обычно ос­ложняется большой глубиной воды в них. Для получения качест­венного бетона заполнения, кроме основных правил производства этих работ (см. п. У.9), необходимо соблюдать следующие допол­нительные требования.

Бетонную смесь нужно приготовлять на цементах марки не ниже 300 с началом схватывания не менее 3 ч. Для необходимой подвижности смеси в качестве крупного заполнителя необходимо применять преимущественно гравий или смесь гравия с щебнем. Расход цемента при этом составляет 300—350 кг/м³ (воздухововле-кающие н пластифицирующие добавки позволяют снизить расход цемента на 8—10%). Подвижность смеси, характеризуемая сохра­нением осадки стандартного конуса не менее 14—15 см в течение времени, считая от момента приготовления смеси до ее укладки, должна быть не менее 40 мин.

Для предупреждения расслаивания объемное водоотделение смеси в течение 2 ч спокойного отстаивания должно быть в преде­лах 1,2—2%.

Минимальное погружение в смесь бетонолнтной трубы должно быть не менее 0,8—1,2 м. Уровень бетонной смеси в трубе нужно по возможности поддерживать выше уровня воды в оболочке на величину

/2= Г— 0.6Я,

где г — радиус действия бетонолнтной трубы, м; Н—глубина бетонирования м.

Собранные на полную длину трубы до установки пх в оболочки должны быть опрессованы под давлением:

При длине трубы до 20 м 3 кгс/см²

» » » » 30 » 4,5 »

» » » » 40 » 6 »

Интенсивность бетонирования должна быть не менее 0,3м³/(м²-ч).

При неполном заполнении полости оболочки после бетонирова­ния пробки в ее нижнем конце воду откачивают и последующие работы, если они необходимы, ведут насухо. При этом проверяют

216

217

достаточность заделки оболочки в грунт, так как в рыхлых грун­тах при небольших силах трения оболочка, освобожденная от во­ды, может всплыть.

Если откачать воду не удается, то бетонирование ведется под­водным способом на полную высоту оболочки.

УП.4. ИЗГОТОВЛЕНИЕ БУРОВЫХ СВАЙ-СТОЛБОВ

Изготовление буровых свай-столбов слагается из бурения сква­жин и последующего их бетонирования. В фундаментах опор мос­тов и других сооружений с тяжелыми нагрузками применяют стол­бы большого диаметра (0,9—3 м). Для увеличения несущей спо­собности такие столбы в грунтах средней плотности делают с уширенной подошвой, разбуривая уширение в забое скважины. В скальных породах столбы обычно забуривают в скалу. Бурение скважин, особенно большого диаметра, требует особых мер, пре­дупреждающих обрушение грунта с их поверхности. Для удержа­ния грунта применяют или обсадные трубы, или избыточное дав­ление внутри скважины, заполняя ее в процессе бурения водой или глинистым раствором.

В СССР для бурения скважин в обсадных трубах пользуются преимущественно станками французской фирмы «Беното» и япон­ской фирмы «Като». Устройство и работа этих станков однотипны, отличаются они только некоторыми конструктивными деталями и грунторазрабатывающими рабочими органами.

Буровой станок «Като» марки 20-ТН (рис. УН.24) состоит из рамы, мачты и элементов жесткости. На раме установлены дизель­ный двигатель, трехбарабанная лебедка и другие механизмы, а также кабина управления (на рис. УП.24 она не показана). Для перемещения станок снабжен гусеницами. В рабочем положении он опирается на четыре гидравлические опоры (аутригеры)-

Погружают и извлекают инвентарную обсадную трубу (как и в станках типа «Беното») вертикальными гидродомкратами (рис. УН.25) с одновременным попеременном вращением трубы относи­тельно ее оси на ±17°, благодаря чему в значительной степени снижается трение между грунтом и трубой. Домкраты вертикаль­ного действия развивают усилие до 56 тс при задавливании трубы и 41 тс при извлечении. Вращают трубу горизонтальными домкра­тами, которые сообщают обратно-поступательное движение гори­зонтальной раме, закрепленной за трубу зажимным хомутом. Наибольшее усилие, развиваемое горизонтальными домкратами составляет 13,5 тс (крутящий момент 46 тс-м). Максимальное уси­лие зажима хомута, создаваемое теми же домкратами, равно 77 тс. По мере погружения или извлечения обсадной трубы зажимный хомут переставляют в новое положение.

Обсадные трубы этого станка имеют диаметр 1200 мм. Они со­стоят из секций длиной 3—6 м с двойными стенками из стальных листов толщиной 12 мм, между которыми проложены стальные

218

прутки диаметром 16 мм. Сек­ции соединяют без выступов с помощью специальных болтов с потайными головками. Нижняя. секция заканчивается сменным цилиндрическим наконечником с режущими зубьями.

Грунт в забое скважины раз­рабатывают ударным грейфером или ковшовым буром роторного действия. Грейферное бурение применяют для разработки рых­лых и средней плотности несвяз­ных грунтов.

Рис. VI 1.25. Схема заглубления об­садной трубы:

/ — горизонтальные гидродомкраты; 2— вертикальные гидродомкраты; 3— рама; 4 — зажимный хомут; 5 — обсадная труба

Грейфер имеет форму стака­на, внутри которого размещен механизм раскрытия и закрытия челюстей. Челюсти — сменные, приспособленные для разработ­ки грунтов различной плотности. Грейфер сбрасывают на забой в раскрытом виде: резцами из твердых сплавов его челюсти врезаются в грунт и разрушают его. При подъеме челюсти автоматически закрываются, захватывая породу. Роторным ковшовым буром разрабатывают связные грунты. При роторном бурении ковшовый бур присоединяют к вращающейся буровой штанге. Ковшовый бур представляет со­бой цилиндрическую емкость, в нижнем торце которой закрепле­ны наклонные ножи-фрезы. Как грейфер, так и ковшовый бур периодически извлекают .из скважины для удаления из них раз­буренной породы.

Для разработки в конце скважины уширений станки «Като» снабжены специальными уширителями с гидравлическим приводом. Скальные породы разбуривают долотом ударного действия. Разно­образный набор рабочих органов позволяет станками «Като» раз­буривать различные грунты. Скорость бурения зависит от вида проходимых грунтов и при грейферном бурении составляет от 3 до 5 м/ч, при роторном — до 18 м/ч. Масса станка — 31 т, мощность дизельных двигателей — 2X65 л. с- Бурение скважин в нескольких грунтах без обсадных труб разработано и освоено в СССР.

В отечественных станках бурение роторное. Диаметр разбури­ваемых скважин — от 0,9 до 1,7 м; диаметр ушнрения — соответст­венно 2,5—3,5 м. Буровое оборудование работает от электродвига­телей мощностью 40—90 кВт. Масса оборудования с базовой ма­шиной 60—100 т.

В качестве базовой машины используют или полноповоротный копер, к стреле которого закрепляют буровое оборудование (рис. УП.26), или самоходный гусеничный кран той или иной марки с навешиваемым буровым оборудованием. В некоторых моделях (рис. УП.27) имеется дополнительная стрела, к которой подвеши-

220

вают грейфер, долото или бетонолитное обустройство, нужные для извлечения и разбуривания валунов и бетонирования скважины.

Рабочим органом в этих станках служит ковшовый бур, объе­диненный с уширителем, закрепленным на полой буровой штанге квадратного сечения. Штанга вращается ротором со скоростью по­рядка 10 об/мин. Ковшовый бур емкостью до 1,5 м'— цилиндриче­ский. В его днище закреплены ножи-фрезы. Уширитель состоит из двух автоматически раскрывающихся и закрывающихся ножей с резцами. Управление буровым органом гидравлическое.

Бурение начинают с укрепления устья скважины патрубком, предохраняющим верхние слои грунта от обрушения. Патрубок представляет собой стальную трубу, погружаемую в грунт давле-

Рис. VII.26. Копер с буровым обору- Рис. VII.27. Буровой агрегат МБС-1,7:

ДОваннем: / — дополнительная стрела; 2 — долото;

1 — полноповоротная платформа; 2 — буро- 3—основная стрела; 4 — электромоторы; вой орган; 3 — стрела 5 —штанга; 6 — ковшовый бур; / — кон-

соль

221

нием ковшового бура. При буре-, нии на суше или с островка па­трубок заглубляют в грунт на 1— 3 м, при бурении на акватории с подмостей или плавучих средств— не менее 3 м ниже дна реки с уче­том его размыва. После этого приступают к бурению скважины. Бурение слагается из разбурива-ния грунта и после наполнения ковшового бура породой извлече­ния его и опорожнения породы в отвал. Для разбуривания ушире-ния на проектном уровне посте­пенно раскрывают ножи, которые срезают грунт по очертанию уши-рения. Срезанный грунт заполня­ет ковш бура.

Рис. УП.28. Станок ударно-капатпо-го бурения УК.С-30:

/ — рама; 2 — электродвигатель; 3 — под­косы; 4 — мачта; 5 — инструментальный трос; 6 — подклинивающий домкрат

В глинистых устойчивых грунт тах бурение осуществляется без крепления скважины. В грунтах неустойчивых — песчаных, илис­тых и т. д. — скважины необходи­мо крепить. Крепление скважин достигается созданием в них из­быточного давления. Для этого скважину заполняют водой из бли­жайших водоемов или глинистым раствором. Глинистый раствор обязателен при разбуривании уширений. Для поддержания избы­точного давления уровень воды, заливаемой в скважину, должен превышать уровень грунтовых вод или воды в акватории на 3—7 м. Это обеспечивается соответствующим размером (высотой) па­трубка.

Глинистый раствор, имея удельный вес, больший единицы, со­здает избыточное давление в скважине в сторону окружающего грунта. Кроме этого, проникая в грунтовые поры, частицы глины закрепляют (гланизируют) поверхность скважины, создавая устой­чивую корку толщиной 2—3 см.

Глинистый раствор должен иметь: плотность 1,05—1,35 г/см³, вязкость 17—18 с, стабильность не более 0,05 м/см³, суточный от­стой не более 8%, содержание песка не более 8% и осаждение пес­ка не более 5%. Состав раствора—-количество воды и глины — подбирает, а в процессе бурения систематически контролирует по­строенная лаборатория. Плотность раствора измеряют ареомет­ром. Вязкость, определяемая временем истечения 500 см³ раствора из стандартной воронки, заполненной раствором, характеризует глинизирующие свойства раствора. Стабильность — степень водо­отдачи— оценивается разностью плотностей нижнего и верхнего полустолбов раствора, залитых на сутки в специальный цилиндр с спусковым краном в середине его высоты. Суточный отстой ха-

222

растеризует способность глинистых частиц находиться во взвешен­ном состоянии; он оценивается по количеству чистой воды на по­верхности раствора, залитого на сутки в мерный цилиндр. Содер­жание песка определяют отмывкой пробы раствора, а осаждение песка — разностью его содержания в верхнем и нижнем полустол­бах раствора, залитых на сутки в цилиндр для определения ста­бильности.

Для приготовления раствора желательно иметь бентонитовые глины.

Растворы приготовляют в глиномешалках. Отработанный рас­твор откачивают насосом в приемник для отстоя и повторного ис­пользования.

В некоторых случаях скважины приходится крепить обсадны­ми неизвлекаемыми трубами. Такое сваи-столбы носят название бурообсадных. Обычно обсадкой служат железобетонные оболоч­ки, которые погружают в пробуренную скважину вдавливанием бу­ровым ковшом или вибропогружателем с проходным отверстием для извлечения разбуренной породы. Бурообсадные столбы при­меняют при необходимости заглубления их в твердые глинистые породы или забуривания в скалу (см. рис. VI.1).

Бурение скважин в скальных породах осуществляется или стан­ками ударного действия, или станками вращательного (ротор­ного) бурения. Для ударного бу­рения скважины диаметром от 0,8 до 2,6 м пользуются станками ударно-канатного бурения (УКС). Станок УКС-30 (рис. УН.28), предназначенный для разбурива­ния скважины диаметром до 1,4 м, состоит из рамы с расположенны­ми на ней электромотором, лебед­ками и другими механизмами, мачты и подкосов жесткости. Че­рез верхний блок мачты проходит инструментальный трос, соеди­ненный с долотом — рабочим ор­ганом, с помощью которого и про­исходит бурение. Долото пред­ставляет собой литую стальную конструкцию массой от 2,5 до 7,5 т в зависимости от диаметра разбуриваемой скважины (рис. VII.29). Внизу долото оканчива­ется резцами; для повышения из­носоустойчивости режущие кром- ^Рис- V¹¹-²⁹- Трехперос литое долото: ки резцов наваривают высоко- ко7_щ^Ре^Й%ф™^Птр^Ро°са ³-^ОТВ!" ^для

223

прочными электродами ЭНХ-45. Маоса станка (без массы долота) — около 13 т, потребляемая мощность — 40 кВт. При разбуриванйи скважины долото периодически сбрасывают с высоты от 0,5 до 1 м. . Долото присоединено к инструментальному тросу с односторонней-₄ свивкой специальным замком, обеспечивающим (за счет упругой свивки троса) поворот долота вокруг своей продольной оси: при подъеме долота трос, растягиваясь, поворачивает долото на угол 5—10°, в момент удара трос, ослабляясь, снова завивается. Таким ^ образом при падении долото каждый раз дробит новый участок

скалы, равномерно разбуривая I скважину по всей площади тре- , буемого размера.

До разбуривания скважины гидрощупом выявляют положе­ние ножа оболочки по отноше­нию к поверхности скалы и нали­чие на ней неровностей. Гидро-щуп представляет собой подмыв-ную трубу: когда наконечник трубы коснется скалы, давление воды в трубе резко возрастает, что позволяет зафиксировать от­метку поверхности породы в дан­ном месте.

Рис. VI 1.30. Схема станка РТБ-2600, установленного на оболочке:

/ — вышка; 2 — вертлюг; 3 — турбобуры; 4 — верхние центраторы; 5 — пригруз; 6 — нижние центраторы; 7 — долото диамет­ром 7Б0 мм; 8 — долото диаметром 490 мм; 9 — лебедка; 10 — динамометр; 11— обо­лочка

Зазоры между ножом обо-. лочки и поверхностью скалы, а также ее неровности до разбури­вания ликвидируют укладкой там-понажного слоя из глины или бе­тона. При неровностях до 20 см применяют тампонаж глиной, при больших неровностях, а также для предупреждения затекания в оболочку несвязного грунта, при­крывающего скалу, применяют тампонаж бетоном. Глиняный тампонаж создают забрасывая на забой слой глины толщиной 0,3— 0,5 м и на него слой камня тол­щиной 0,2"—0,3 м. Для бетонного тампонажа на забой, очищенный от грунта, укладывают способом ВПТ бетонную площадку толщи­ной не менее 1 м. Аналогично по­ступают при необходимости опу­стить оболочку через прослоек скальной породы или ликвидиро­вать препятствие ее погружению (например, валун).

Скважину обычно разбуривают в глинистом растворе, в котором час-. тицы скалы (шлам) находятся во' взвешенном состоянии. Этим исклю­чается образование упругой подуш­ки в забое и повторное дробление частиц, а также облегчается удале­ние шлама из окважины. Для обра­зования глинистого раствора в за­бой периодически забрасывают гли­ну слоем 0,2—0,3 м.

При бурении мергелей, доломи­тов и других аналогичных пород, а также скалы с глинистыми прослой­ками надобность в глинистом раст­воре отпадает.

Через каждые 0,3—0,5 м разбу­ривания скважину очищают от шлама желонкой со сферическим клапаном.

Если бурят скважину без глини- „ ,._1Т„, „, ., „„„„

^ ■> Рис. УН.31. Общий вид станка

сто го раствора, то шлам удаляют ртб-2600 эрлифтом.

Контроль бурения осуществляют опуская, в скважину цилин­дрический мерник, сваренный из листовой стали; при нормальном ходе работ глубины погружения мерника и долота на дно забоя одинаковы.

Ударно-контактное бурение хорошо освоено, не требует слож­ного оборудования и больших затрат электроэнергии. Недостаток этого способа — медленный темп работ. Так, скорость бурения скважины диаметром 1,4 м в скальных породах прочностью до 400 кгс/см² станком УКС-30 при долоте весом 3 тс составляет 0,05—0,16 м/ч.

Значительно производительнее станки вращательного бурения. В мостостроении применяют станки реактивно-турбинного бурения (РТБ), с помощью которых забуривают в скалу оболочки диамет­ром 1—3 м. Станок РТБ-2600 для бурения скважин диаметром 2,6 м (рис. VII.30, VII.31) состоит из рамы, устанавливаемой на оболочке, и бурильного аппарата, подвешенного к раме с помощью вертлюга.

Рабочим органом агрегата служат турбобуры, в нижних концах которых закреплены шарошечные долота. Из четырех тур­бобуров одновременно работают три: один внутренний с долотом диаметром 750 мм и два наружных с диаметром долот 420 мм; четвертый турбобур — резервный. Для увеличения контактных дав­лений шарошек на забой турбобуры дополнительно к собственному весу пригружены грузами.

Вода, поступающая в турбобуры, вращает долото в одну сто­рону со скоростью 500—800 об/мин; выходя из турбобуров, вода

224

225

встречает реактивное Сопротивление наружной среды (тоже воды), которая вращает весь агрегат в противоположном направлении со скоростью 10—40 об/мин. В результате шарошки разрушают скалу по всей площади забоя.

В процессе бурения мелкие частицы шлама выносятся за пре­делы оболочки водой, выходящей из сопел долот; крупные облом­ки скалы удаляют эрлифтом.

Для центрирования агрегата к его внешним турбобурам за­крепляют центраторы в виде стальных цилиндров, которые сво­бодно перекатываются по внутренней поверхности сооружаемой оболочки.

Для работы турбобуров необходима подача воды в количестве 70—90 л/с при давлении 100—ПО кгс/см². Потребная мощность двигателя при этом составляет для агрегатов различных марок от 170 до 540 л. с. (125—400 кВч). Масса агрегатов — от 13 до 40 т.

Производительность бурения зависит главым образом от проч­ности разбуриваемой породы. Так, на одном из построенных в по­следние годы мостов при бурении станком РТБ-2600 скалы проч­ностью до 1400 кгс/см² средняя скорость проходки скважины со­ставила 0,6 м в час.

Для снижения энергоемкости агрегатов типа РТБ перспектив­но колонковое бурение, при котором разбуривается только кольце­вая выточка, после чего подразделяется керн неразрушенной ска-, лы. Такое оборудование уже создается.

После бурения скважину тщательно очищают от наплывшего грунта и шлама. Особое внимание при этом обращают на очистку основания скважин. Скважины, пробуренные без обсадных труб, а также станками «Като», зачищают ковшовым буром. В скальных породах шлам удаляют желонками и эрлифтами. Крупные облом­ки скалы удаляют грейферами, прибегая в редких случаях к водо­лазным работам.

Размеры подготовленных скважин проверяют мерниками и пос­ле комиссионной приемки и установки арматурных корнизов бето­нируют способом ВПТ..

VII.5. СООРУЖЕНИЕ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ

На местности, свободной от воды, сваи погружают после разработ­ки котлована.

При достаточно прочных и сухих грунтах копровое и крановое оборудование для забивки свай может быть расположено на дне котлована, что значительно упрощает погружение свай. Однако при таком способе работ для свободного размещения и маневри­рования оборудования приходится увеличивать размеры котлова­на в плане. При постройке опор мостов, фундаменты и котлованы которых имеют сравнительно небольшие размеры, сваебойное обо­рудование чаще располагают в уровне поверхности грунта.

Рис. УП.32. Технологические схемы забивки свай:

/ — шпуит; 2 — молот; 3 — свая; 4 — подмости; 5 — шпальные клетки; 6 — подкопровый мо­стик; 7 — тележка; 8 — рельсовый путь; 9 — понтоны; 10 — лебедки; // — якорные тросы

При забивке свай самоходным краном с навесными копровыми стрелами кран перемещается по бровке котлована (рис. VII.32, а). Грузоподъемность крана при наибольшем вылете стрелы, обеспе­чивающем забивку свай фундамента, определяется суммарным весом сваи, молота и навесного оборудования. При использовании копров котлованы небольшой ширины (до 5—6 м) могут быть пе­рекрыты подмостями (рис. УП.32, б). Копер часто располагают на инвентарном передвижном подкопровом мостике (рис. УИ.32, е).

Подкопровый мостик устанавливают на тележки, которые перемещаются по рельсовым путям, уложенным на поверхно­сти земли вдоль стенок котлована, копер же передвигается на ро­ликах вдоль мостика.

Это значительно облегчает установку копра в рабочее поло­жение для забивки очередных свай. Рельсовые пути для переме­щения мостика обычно укладывают вдоль продольной оси моста, обеспечивая передвижение всей копровой установки от фундамен­та одной опоры к фундаменту другой.

226

227

На реках при глубине воды' до 1—2 м сваи погружают теми же способами. Для размещения оборудования используют перемычки или специально сооружаемые вокруг котлована подмости. При глубине воды более 2—3 м сваебойное оборудование располагают на плавучих средствах: понтонах, баржах, плашкоутах. Во время работы плавучие средства жестко крепят на якорях тросами.

Если забивке свай не мешает ограждение котлована, то копер может быть' установлен на барже или понтоне так, чтобы его стре­ла выходила за борт. Однако расположение стрелы за бортом ухуд­шает условия устойчивости плавучей системы; кроме того, при ус­тановке сван и молота возникают крены, что затрудняет погруже­ние свай точно по проекту. При огражденном котловане копер мо­жет быть расположен на подкопровом мостике, неподвижно за­крепленном на понтонах (рис. УП.32,г). В этом случае вдоль кот­лована всю плавучую систему перемещают тросами, соединенными с якорями; поперек котлована копер перемещают на роликах или тележках по подкопровому мостику.

Возможно также неподвижное расположение плавучей систе­мы, собранной из большого числа понтонов. Оборудование для по­гружения сваи устанавливают на подвижные средства, например подкопровые мостики на тележках (см. рис. VII.32, в). При боль­ших объемах работ иногда прибегают к установленным на плаш­коуты козловым кранам, которые обеспечивают механизацию всех работ по возведению опоры моста. При креплении котлована сталь­ным шпунтом можно расположить копер на подкопровом мостике, перемещающемся по рельсам, уложенным вдоль продольных шпун­товых стен. В этом случае вес копра и мостика передается на шпунты и необходимость в плавучих средствах отпадает.

При глубине воды более 2—3 м сваи погружают через каркасы.

Рис. УП.ЗЗ. Последовательность погружения свай в каркасах:

/_ опускание каркаса; // — забивка маячиых свай; /// — забивка шпунта; /V—забивка свай; V — эрлифтироваиие грунта; VI — бетонирование фуидумеита; / — каркас; 2 — маяч­ная свая; 3 — вибропогружатель; 4 — шпунт; 5 — эрлифт; 6 — подводный бетон .

228

Рис. УП.34. Схемы устройства плиты фундамента, расположенной выше дна рекн

Если свайный фундамент возводят в каркасах с плитой, заглуб­ленной в грунт (рис. УП.ЗЗ), то вначале собранный каркас достав­ляют по воде на плавучих средствах (понтонах) к месту установки. После установки каркаса в проектное положение забивают ан­керные сваи, к которым крепят каркас. Далее вокруг каркаса за­бивают стальной шпунт, а затем через ячейки каркаса погружают сваи. После забивки свай подвод-ным способом разрабатывают грунт и укладывают тампонаж-ный слой бетона. Остальные ра­боты ведут после откачки воды. По мере кладки фундамента кар­кас разбирают.

Если плита расположена выше дна реки, то на месте устройства фундамента может быть намыт островок (рис. УП.34, а), на ко­торый опускают бездонный ящик с последующей укладкой тампо-нажного бетонного слоя. При зна-< чительных скоростях течения во­ды работы ведут в шпунтовых ограждениях, которые заполняют песком на необходимую глубину !§ (рис. УП.34, б). Возможно также^ бетонирование плиты на весу в перемычке, подвешенной к кар­касу (рис. VII. 34, в). В этом слу­чае в днище опалубки оставляют отверстие для пропуска свай; за­зоры между сваями и днищем перед укладкой подводного бе-

тона тщательно заделывают во- _{Рис упз5 Схема механизма сп}.₃₇ долазы. _дл>я срубки железобетонных свай:

ВмеСТО ПереМЫЧКИ И КаркаСОВ / — гидродомкрат (200 тс); 2 — электромо-

229

иногда применяют железобетон- Г-«ад^Гг-р^Н»а^{>с: 4_рама: Б}~^кл™^ь*;

ные кбндукторы (см. рис. VII. 18), включаемые в состав плиты фундамента.

После погружения свай их верхние концы обычно располага­ются на разных уровнях и сваи приходится срубать под проектную отметку. Срубка железобетонных свай часто выполняется отбой­ными молотками, на что расходуется значительное количество тру­да и времени. Для механизации этих работ существуют специаль­ные механизмы, например марки СП-37 (рис. VII.35), имеющие остроконечные клинья, которые раскалывают бетон сваи. В сваю клинья вдавливаются гидравлическими домкратами. Концы арма­туры срезают газовой резкой.

Оболочки обычно погружают через направляющие устройства.

На сухой местности, а также при работе с островков такими устройствами служат направляющие каркасы, собираемые из уни­версальных инвентарных металлических конструкций (рис. УП.36,«).

При глубине воды более 3—4 м оборудование для погружения оболочек и других работ располагают на плавучих средствах большой грузоподъемности (рис. УП.36, б).

Плавучую систему собирают из понтонов типа КС-30 таким образом, чтобы она могла охватить все оболочки в плане и быть заведена на место работ вдоль продольной стороны фундамента.

На понтонах устанавливают, как правило, козловой кран гру­зоподъемностью 30—45 т, гусеничный кран грузоподъемностью 5— 10 т, насосную установку и компрессор. Козловой кран служит для опускания каркаса, установки в его ячейки оболочек, установки на оболочки вибропогружателей и других грузоподъемных операций; более легкий гусеничный стреловой кран обеспечивает остальные работы: эрлифтирование и экскавацию грунта, установку бетоно-литных труб и пр.

Для бурения скальных пород станки УКС располагают на по­груженных оболочках или на специальных прочных подмостях.

При большом числе опор для устройства плиты выгодно при­менять съемные перемычки.

Погруженные оболочки частично или полностью заполняют бе­тонной смесью способом ВПТ, после чего бетонируют водозащит­ную подушку. Остальные работы ведут насухо, откачав воду из котлована (перемычки).

Рис. VII.36. Технологические схемы погружения оболочек:

/ — установка оболочки; // —погружение оболочки;

/ — стреловой край; 2 — оболочка; 3 — направляющий каркас; 3 — балласт; 5 — вибропогру­жатель; 6 — плашкоут; 7 — козловой край; 8 — лебедки