4. Выбор способа погружения свай

На выбор сваепогружающего оборудования влияют вес и длинна применяемых свай, размеры, конфигурация свайного поля и расположение в нем свай, геологические условия строительной площадки и заданный срок выполнения работ.

При выборе сваепогружающих агрегатов (сваепогружателя и копрового оборудования) определяют способ погружения свай, типы рабочего органа погружателя и копрового оборудования. Эффективность применения того или иного типа сваепогружающих агрегатов необходимо обосновать расчетами путем сравнения технико-экономических показателей (стоимость, трудоемкость и др.) нескольких вариантов.

Основные способы погружения свай и область их возможного применения приведены в табл. 1.

Таблица 1. Способы погружения свай в различные грунты

Способы погружения	Вид грунта
Ударный	Все виды сжимаемых грунтов
Вибрационный	Слабые водонасыщенные песчаные грунты и связные грунты текучей и текуче-пластичной консистенции
Вибровдавливание	Слабые пылеватые песчаные грунты, а также связные грунты текучей и текуче-пластичной консистенции
Вдавливание	Глинистые и суглинистые грунты текучей и текуче-пластичной консистенции

После выбора способа погружения определяют тип рабочего органа – погружателя. От выбора последнего в значительной мере зависит возможность погружения свай на заданную отметку и обеспечение её несущей способности. При неправильном выборе рабочего органа возможны недобивка свай или их разрушение при погружении в плотные грунты.

Собственно забивка свай выполняется паровоздушными молотами (одиночного или двойного действия) или дизель-молотами (штанговыми или трубчатыми).

Достоинство дизель-молотов по сравнению с паровоздушными в том, что они более мобильны и не требуют для своей работы громоздких паровых котлов и мощных компрессоров. Штанговые дизель-молоты имеют недостаток, состоящий в том, что забивка свай в слабые грунты затруднена, а в ряде случаев и невозможна без специальных приёмов, усложняющих работу. Трубчатые дизель-молоты более надёжны и обладают в 2-3 раза большей погружающей способностью, чем штанговые.

Молоты монтируются на копрах, имеющих рабочую платформу с ходовой частью и вертикальные направляющие устройства, где и подвешивается молот. Молоты одиночного действия, а также штанговые дизель-молоты подбирают с учётом отношения веса ударной части к весу свай и вида прорезаемых грунтов. Рекомендуемые числовые значения отношения приведены в табл. 2.

Таблица 2. Величины для разных видов грунтов

Отношение	Длина погружаемых свай, м	Характеристика грунтов
Не менее 1,5	До 8 – 12	Погружение в плотные грунты и прорезка плотных прослоек
Не менее 1,25	8 – 12	Грунты средней плотности
Не менее 1,0	Более 12	Водонасыщенные и слабые грунты

При погружении свай в слабые грунты, в которых затруднён запуск дизель-молота, можно применять механические молоты.

Тип молота выбирают по энергии удара.

Данные для ориентировочного применения некоторых типов сваепогружателей ударного действия при погружении свай в грунты средней плотности приведены в табл. 3, 4.

Таблица 3. Области применения свайных молотов

Тип свайного молота	Вес ударной части, т	Длина погружаемых свай, м
Паровоздушные молоты
Одиночного действия	Более 2,5	Более 10
Одиночного действия	1,25-2	До 8-10
Двойного действия	До 1,2	6-8
Дизель-молоты
Штангового типа	1,8-2,5	8-10
Штангового типа	До 1,8	4-8
Трубчатого типа	Более 1,8-2,5	10-15
Трубчатого типа	До 1,25	8-10

Таблица 4. Области применения дизельных и паровоздушных молотов для забивания свай

Тип молота	Марка молота	Длина забиваемой сваи, м
Дизельный молот трубчатого типа	С-858, С-995	8-10
	С-996, С-859	10-12
	С-1047, С-949	9-14
	С-1048, С-974	12-16
Дизельный молот штангового типа	С-222	4-6
	С-268	6-8
	С-330	8-10
Паровоздушный молот одиночного действия	МПВП-2000	4-8
	МПВП-3000	7-10
	МПВП-4000	10-12
	МПВП-6000	12-16
	МПВП-8000	16-20

При выборе копровой установки следует учитывать, что высокую производительность и меньшие трудовые и материальные затраты обеспечивают сваебойные агрегаты с техническими характеристиками, наиболее соответствующими конструктивным решениям свайных фундаментов и геологическим условиям площадки.

Для устройства полносборного свайного фундамента жилого дома с однорядной схемой расположения свай в свайном поле более целесообразно применять копровые установки, обеспечивающие погружение свай с высокой точностью. К ним относятся С-860, СП-50, С-878, СП-49 и установки мостового типа.

Для погружения свай, располагаемых кустами, следует применять копровое оборудование на базе кранов-экскаваторов, дающих возможность забивать с одной стоянки несколько свай.

При выборе комплекса машин и оборудования, необходимых для устройства свайных фундаментов, по каждому объекту разрабатывают несколько вариантов схем комплексной механизации работ и сравнивают их технико-экономические показатели.

Схемы комплексной механизации разрабатывают, учитывая предусмотренные проектом размеры котлована, количество и тип свай, подлежащих забивке, и конструкции ростверков, в такой последовательности:

• устанавливают процессы, входящие в комплекс устройства свайных фундаментов, и определяют объёмы работ по каждому процессу;

• намечают возможные схемы механизации и выполнения отдельных процессов, исходя из общего срока выполнения работ;

• выбирают ведущий механизм (сваепогружающий агрегат), а также машины и оборудование для выполнения всех других процессов, входящих в технологический комплекс устройства свайных фундаментов (срубка свай, монтаж элементов ростверка и др.). При этом следует иметь в виду, что технические параметры машин должны соответствовать конструкциям элементов свайных фундаментов и обеспечивать выполнение работ поточным методом.

Определяют следующие технико-экономические показатели вариантов комплексной механизации работ: трудоёмкость, стоимость, отнесённые к 1 м² площади подземной части здания, а также и продолжительность работ.

Сравнивают технико-экономические показатели вариантов, после чего делают окончательный выбор варианта комплексной механизации.

5. Погружение свай забивкой

Процесс погружения состоит из следующих операций: перемещения сваебойной установки к месту погружения сваи, подтаскивания, подъёма, выверки и установки сваи, а затем забивки до проектной отметки или отказа.

Для забивки используются универсальные копры башенного типа, установленные на платформах-тележках, передвигающиеся по рельсам. Они имеют большую грузоподъёмность, значительную собственную массу и рекомендуются к применению при больших объёмах работ и сваях длиной более 12 м. Однако, большее распространение в промышленном и гражданском строительстве получили самоходные сваебойные установки на базе кранов, экскаваторов, тракторов и автомобилей.

Такие установки имеют большую манёвренность, позволяют подтаскивать, поднимать сваю и заводить её голову в наголовник.

При забивке свай на больших площадях оказывается рациональным применением копра расположенного на траверсной тележке. Траверсная тележка представляет собой жёсткую пространственную конструкцию, передвигающуюся по рельсам.

Эффективность забивки сваи зависит от правильного выбора свайного молота и массы сваи.

Расчёт может выполняться в такой последовательности:

Определяют необходимую минимальную энергию , Дж, удара молота.

(1)

где – коэффициент, равный 25 Дж/кН;

–заданная расчётная несущая способность сваи по грунту, кН.

Расчётная энергия удара дизель-молота принимается:

• для трубчатых дизель-молотов:

(2)

• для штанговых дизель-молотов:

(3)

где – вес ударной части, кН;

–высота падения ударной части, м.

Расчётная энергия удара, подсчитанная или взятая по технической характеристике молота, должна быть равна или больше необходимой минимальной для забивки сваи, т. е. >.

Принятый тип дизель-молота должен удовлетворить условию:

(4)

где – полная масса молота, кН;

–масса сваи (включая массу наголовника и подбабка), кН;

–расчетная энергия удара принятого молота, Дж;

–коэффициент применимости молота, значение которого зависит от типа молота и материала сваи (таблица 5).

Таблица 5. Значение коэффициента

Тип молота	Материал свай
	железобетон	дерево	сталь
Трубчатые дизель-молоты и молоты двойного действия	6,0	5,0	5,5
Молоты одиночного действия и штанговые дизельные молоты	5,0	3,5	4,0
Подвесные молоты	3,0	2,5	2,0

При забивке стального шпунта, а также свай любого типа с подмывом указанные коэффициенты следует увеличивать в 1,5 раза.

На стадии окончания забивки фактическая высота падения ударной части молота принимается: для трубчатых – 2,8 м, для штанговых – при массе ударных частей 1,25; 1,8; и 2,5кН соответственно 1,7; 2,0 и 2,2м.

При выборе молотов для забивки наклонных свай энергию удара, вычисленную по формуле (1) следует умножить на повышающий поправочный коэффициент (табл. 6).

Таблица 6. Поправочный коэффициент

Наклон свай	5:1	4:1	3:1	2:1	1:1
Коэффициент К1	1,1	1,15	1,25	1,4	1,7

Для выбранного молота определяется расчётный отказ Ер, при котором обеспечивается заданная несущая способность сваи.

(5)

где – расчётный отказ сваи, см;

–коэффициент, принимаемый по таблице 7;

–площадь, ограниченная наружным контуром сплошного или кольцевого поперечного сечения сваи, м²;

–коэффициент надёжности по грунту, принимаемый = 1,4;

–коэффициент, для молотов ударного действия принимается равным 1;

–коэффициент восстановления удара, принимаемый для наголовников с деревянным вкладышем 0,2.

Таблица 7. Значение коэффициента

Тип сваи	, кН/м2
Железобетонная с наголовником	150
Деревянная без подбабка	100
Стальная с наголовником	500

Выбор молотов и копрового оборудования можно производить по приведённым ниже таблицам.

Таблица 8. Технические характеристики молотов одиночного действия

Показатель	Единица измерения	Модель			Модель СССМ
		1100	1500	007	570	582	680
Вес ударной части	кг	1100	1500	1250	1800	3000	6000
Высота подъёма ударной части	мм	1550	1550	1400	1500	1300	1373
Число ударов в минуту		38	20-26	30	30	30	30
Энергия одного удара	кГм	1215	2190	1800	2700	3900	8200
Вес молота	кг	1300	1750	1932	2700	4300	8845

Таблица 9. Технические характеристики молотов двойного действия

Показатели	Единица измерения	СССМ-503	У-5	Модели СССМ			С-35	С-32	СССМ 724-А	С-232	БР-28
				502	501	708
Вес ударной части	кг	90	95	180	365	680	614	665	1130	1120	1450
Высота подъёма ударной части	мм	177	210	222	212	406	450	525	508	508	500
Число ударов в минуту		275	220	275	225	123	125	120	90	95-112	110
Энергия одного удара	кГм	138	-	322	573	1120	-	-	1820	1800	2380
Вес молота	кг	700	625	1432	2088	2968	3767	4095	4450	4650	6550

Таблица 10. Технические характеристики штанговых дизель-молотов

Наименование характеристики	Единица измерения	Тип дизель-молота
		150	600 (С-254)	600 с удлинёнными штангами	1200 (С-222А)	1800 (С-268)	С-330
Вес ударной части	кг	460	600	600	1200	1800	2500
Высота подъёма ударной части	мм	1500	1550	1855	1790	1795	2300
Число ударов в минуту		55-60	55-60	55-60	55-60	55-60	50-55
Энергия одного удара	кг м	260	345	310	820	1220	3290
Вес молота	кг	810	1225	1300	2700	3500	4200

Таблица 11. Технические характеристики трубчатых дизель-молотов

Наименование характеристики	Единица измерения	Тип погружателя
		УР-500	УР-1250	УР-2500	С-858	С-859	С-994	С-995	С-996	С-1047	С-1048	CН-51
Вес ударной части	кг	500	1250	2500	1250	1800	600	1250	1800	2500	3500	5000
Высота подъёма ударной части	мм	2200	2400	2500	2300	2300	3000	3000	3000	3000	3000	3000
Число ударов в минуту			46-55	47-55	43-55	43-55	43-55	43-55	43-55	43-55	43-55	43-55
Энергия одного удара	кГм	600	1600	3100	1560	2200	1060	2250	3200	4350	6100	9000
Вес молота	кг	980	2300	4800	2300	3400	1500	2600	3500	5600	8000	10000

Таблица 12. Техническая характеристика

Наименование характеристик	СП-40Д	СП-41А	СП-41ХЛ	СП-47	СП-47ХЛ	СП-48	СП-54
Масса ударной части молота, т	21,5	32	32	43,5	43,5	61	90
Энергия удара, кДж	21,5	32	32	43,5	43,5	61	90
Высота подъёма ударной части	3	3	3	3	3	3	3
Частота ударов, мин	43-55	43-55	43-55	43-55	43-55	43-55	43-55
Вместимость топливного бака, л	15	20	20	45	30	60	110
Расход топлива, л/ч	7	10	10	14	14	18	30
Масса забиваемой сваи (максимальная)	3	5	5	6,5	6,5	8	12
Высота молота без наголовника, мм	3955	4190	4390	4970	5000	5080	5300
Масса молота с кошкой, т	2,6	3,5	3,55	5,6	5,6	8	10

Таблица 13. Техническая характеристика дизель-молотов

Наименование характеристик	СП-60 (ДМ-400)	СП-6Б (С-330Б)	С-859А	С-949А	С-954А	С-977А
Наибольшая энергия удара, кДж	30	58,8	31,4	42,7	59,8	88,3
Наибольшая высота ударной части, м	1,3	2,4	3	3	3	3
Число ударов в 1 мин	57	50	42	42	42	55
Высота молота, мм	1981	4540	4165	4685	4800	5520
Масса ударной части, кг	240	2500	1800	2500	3500	5000
Масса молота, кг	350	4220	3500	5800	7300	9000

Таблица 14. Техническая характеристика трубчатых дизель-молотов и штанговых

Наименование характеристик	СП-40А	СП-41А	СП-47	СП-48	СП-54	СП-60	СП-6
Масса ударной части, т	1,25	1,8	2,5	3,5	5,0	0,24	2,5
Наибольшая высота подъёма ударной части	2,8	3	2,8	2,8	2,6	1,31	2,6
Наибольшая энергия удара, Дж	22500	32000	43500	61000	76000	1750	30000
Наибольшая энергия погружения, Дж
Частота ударов, удар/мин	42-60	42-60	42-60	42-60	42-60	55-80	50-55
Масса забиваемой сваи, т	1,2-3	1,8-5	2,5-6,5	3,5-8,0		0,25	1,2-5,0
Габаритные размеры, мм:
длина;	720	765	925	1000	1360	500	870
ширина;	520	600	690	890	930	550	1100
высота.	3955	4335	4970	5145	6100	1980	4540
Масса молота с кошкой, т	2600	3700	5600	7650	10700	0,350	4200
Масса полного комплекта, т	2850	4000	5800	8500	11600	0,460	4415