Лекція 7. Пристрій свайних підстав і фундаментів.
7.1. Область застосування і види паль.
Фундаменти з паль широко застосовують в житловому і промисловому будівництві, а також при зведенні спеціальних споруд. В порівнянні із стрічковими і стовпчастими фундаменти з паль економічніші. Вони дозволяють зменшити об'єм земляних робіт на 70...75%, витрата бетону на 25...30%, понизити трудовитрати на зведення фундаментів в 1,5...2 разу.
Палі широко використовують також для підвищення здатності слабких грунтів, що несе, огорожі котлованів і траншей з вертикальними стінками при розробці грунту, створення водонепроникних перемичок.
По характеру роботи в грунті розрізняють:
палі-стійки, що прорізають всю товщу слабких грунтів і передавальні навантаження від споруди на міцні грунти, що мало стискаються, своєю нижньою частиною;
висячі палі, що не досягають міцних грунтів і передавальні навантаження від споруди на слабкі грунти за рахунок сил тертя поверхні палі об грунт.
Залежно від матеріалу палі бувають: дерев'яні, металеві, бетонні, залізобетонні, грунтобетонниє, піщані.
Залізобетонні палі виготовляють суцільними, порожнистими і у вигляді оболонок. Суцільні і порожнисті палі можуть бути прямокутного, квадратного і круглого перетину із загостреним нижнім кінцем. Порожнисті палі діаметром до 800 мм називають трубними, а більше 800 мм - палями-оболонками.
7.2. Занурення заздалегідь виготовлених паль
Доставлені на будівельний майданчик з баз індустрії буд або виробничо-технологічної комплектації палі розкладають в зоні свайного поля з розрахунком найбільш зручної подачі їх до сваєбойним установок.
Порядок складування паль, розбиття свайного поля на захватки і черговість занурення паль визначає ПВР.
До початку занурення паль виконують планування ділянки, геодезичне розбиття споруди із закріпленням осей рядів паль. В процесі підготовчих робіт здійснюють пробне занурення палі з перетином, аналогічним запроектованому, і випробовують її для визначення здатності, що несе. На підставі пробних занурень в необхідних випадках в проект вносять корективи. Як пробні палі можуть застосовуватися звичайні або спеціальні інвентарні палі багатократного використання.
Технологічний процес занурення палі складається з наступних операцій: підтягання палі до сваєбойной установки; підйому палі, закріплення її в направляючих пристроях; занурення до проектної відмітки або «відмови», яку вимірюють глибиною занурення палі за хвилину, визначуваної на основі попереднього проведення статичних або динамічних випробувань кущів паль.
Заздалегідь виготовлені палі занурюють в грунт ударом, вібрацією, втискуванням або використовують комбінацію цих методів.
Ударний метод. Заснований на забиванні паль механічними молотами, пароповітряними і дізель-молотамі, які підвішують до палібійних агрегатів (копрам) або мобільних установок, що мають механізми підтягання, установки і вивіряння паль. Для занурення найбільш поширених в житловому і промисловому будівництві паль довжиною до 10 м застосовують самохідні сваєбойниє установки на базі кранів, тракторів, автомобілів і екскаваторів, які відрізняються високою мобільністю і маневреністю (мал. 7. 1).
Мал.7.1. Сваєбойная установка на базі трактора
1- трактор; 2 - гідравлічні розкоси; 3 - щогла; 4 - робочий орган (молот, вібромолот і т.л.); 5 - паля; 6 - рама
Механічні (підвісні) молоти із-за низької продуктивності (10...15 уд/хв.) застосовують лише при невеликих об'ємах пальових робіт.
Пароповітряні молоти бувають одиночної і подвійної дії. Пароповітряні молоти подвійної дії забезпечені золотниковою коробкою, що забезпечує рух поршня в циліндрі вгору і вниз під дією пари або повітря. При русі вниз до сили дії пари додається власна вага поршня, що збільшує потужність занурюючого удару.
Дізель-молоти в порівнянні з пароповітряними молотами відрізняє вища продуктивність.
Розрізняють штангові і трубчасті дізель-молоти.
Ударною частиною штангових дізель-молотов є пересувний циліндр, відкритий знизу і що переміщається в направляючих штангах. При падінні циліндра на нерухомий поршень в камері згорання від сильного стиснення запалала суміш повітря і палива, що подавалося туди. Гази, що утворюються при цьому, підкидають циліндр вгору. Падаючи, знову циліндр здійснює новий удар і цикл повторюється.
У трубчастих дізель-молотах принцип дії той же, тільки ударною частиною є пересувний поршень, а нерухомий циліндр служить направляючою конструкцією
Продуктивність штангових дізель-молотов 50...60 уд/мін, у трубчастих - 47...55 уд/мін.
Вібраційний метод. Передбачає використання віброзанурювачів (ріс.7,1,а), що є електромеханічною машиною вібраційної дії, яку підвішують до щогли сваєпогружающей установки і сполучають наголівником з палею. Під впливом вібрації коефіцієнт внутрішнього тертя і сила зчеплення грунту зменшуються, що дозволяє палі під дією власної ваги і ваги віброзанурювача входити в грунт.
При вібраційному зануренні в глину або важкий суглинок під нижнім кінцем палі утворюється перемятая глиниста подушка, яка знижує (до 40%) здатність палі, що несе. Для усунення цього явища що залишаються до проектної відмітки 150...200 мм палі занурюють ударним методом.
Віброударне занурення. Засновано на сумісній дії на палю вібрації і удару. Для цієї мети використовують вібромолоти, серед яких найбільшого поширення набули пружинні вібромолоти (мал. 7.2,б). Вони мають два вали з дебалансамі, що обертаються в різному напрямі і створюючі коливальні рухи по вертикалі. Вали укріплені на ударнику з жвавому. Оскільки зазор між жвавому і палею менше амплітуди коливань ударника, то бойок періодично ударяє по ковадлу наголівника палі.
Вібромолоти занурюють в грунт палі швидше, ніж віброзанурювачі, і при цьому не потрібно використовувати на останньому етапі ударний метод занурення.
Занурення методом підмиву. Застосовують для прискорення процесу занурення важких паль або паль-оболонок. При цьому методі грунт розпушують і частково вимивають з-під палі струменями води, витікаючими під тиском з трубок діаметром 38...62 мм, укріплених на палях. Розташування подмивних трубок може бути бічним, коли дві або чотири трубки знаходяться з боків палі, і центральним, коли один однострунний або багатоструеневий наконечник розміщений по осі занурюваної палі.
У грунтах просадчиків застосування цього методу неприпустимо, оскільки використовувана для занурення паль вода може викликати ту, що просіла грунту.
1 - електродвигун; 2 - пригрузочні плити; 3- пружини; 4 - вібратор;
5 - дебаланси; 6- наголівник; 7 - паля; 8 - ударна частина електродвигуна; 9 - байок;
10 - ковадло
Занурення паль втискуванням. Ведуть за допомогою спеціальних установок, що впливають на палю власною вагою або вагою і вібрацією одночасно. Для занурення паль методом статичного втискування використовують агрегат, що складається з двох тракторів (мал. 7.3,а), один з яких обладнаний направляючою рамою, опорною плитою і лебідкою з блоками для підйому паль, а другою - п'ятитонною лебідкою.
Після підйому палі малою лебідкою на опорну плиту в'їжджає прігрузочний трактор з п'ятитонною лебідкою. За допомогою відвідних блоків зусилля від цієї лебідки через робочий канат передається на наголівник палі, який, переміщаючись по тих, що направляють, вдавлює палю в грунт. Таким методом занурюють палі на глибину до 6 м.
Вібровтискування ефективніше в порівнянні із статичним втискуванням. Воно засноване на одночасній дії вдавлюючого навантаження і вібрації, що створюється віброзанурювачем. Віброзанурювач працює від електрогенератора, змонтованого на тракторі з п'ятитонною лебідкою (мал. 7.3,6).
Занурення паль в мерзлі грунти. Виконують різними способами, залежно від глибини промерзання грунту.
При глибині промерзання до 0,7 м палі занурюють ударним або віброударним методом, але із застосуванням молота підвищеної ударної потужності (не менше 18 кн). У решті випадків заздалегідь протавали лунки або пробурюють свердловини діаметром, близьким до діаметру палі. Протавало лунок здійснюють електро- або паропрогревом, термобурамі, а також термохімічним способом.
Мал. 7.3. Установка для статичного втискування (а) і вібровтискування (б) паль
1 - лебідка з тяговим канатом для опускання опорної плити і підйому наголівника;
2 - розтяжка стріли; 3 - блоки для тягового каната; 4 - рама стріли; 5 - наголівник палі з блоками для робочого каната; 6 - робочий канат; 7 - лебідка, що створює навантаження; 8 - опорна плита; 9 - відвідний блок робочого каната; 10 - паля; 11 - лідерная свердловина; 12 - двохбарабанна лебідка, що створює навантаження; 13 - робочий канат з блоками; 14 - канат з блоками для підйому віброзанурювача; 15 - віброзанурювач
Занурення паль в багаторічномерзлий грунт ведуть із забезпеченням максимального збереження природного стану грунту, оскільки мерзлий грунт має високу здатність, що несе. З цією метою передбачають обов'язкове змерзання паль з грунтом на всьому протязі експлуатації споруди.
Занурюють палі в заздалегідь влаштовані механічним, тепловим або комбінованим способом свердловини. Найбільш ефективним є спосіб з використанням парового вібролідера, що дозволяє відтавати грунт тільки в межах коронки труби, занурюваної вібрацією. Розрізняють три способи занурення паль: буроопуськной, опускний і бурозабівной.
Буроопуськной спосіб застосовують як при твердомерзлих (що мають температуру нижче 1,5°с), так і при пластічномерзлих грунтах (з температурою до 1,5°с). Палі занурюють в заповнених грунтом, що відтанув, свердловини, що мають діаметр, що перевищує на 50 мм найбільший перетин палі.
Опускний спосіб застосовують тільки в твердомерзлих грунтах. Свердловини в цьому випадку пробурюють паровою голкою, яка створює зону відтавання грунту значно більшу, ніж діаметр палі.
Бурозабівной спосіб використовують тільки в пластічномерзлих грунтах. В цьому випадку свердловини бурять, а палі занурюють в них ударним або вібраційним методом. Діаметр пробурених свердловин повинен бути на 10.20 мм менше найменшого розміру перетину палі.