Файлы по мостам / Для диплома / ВН_ Железков_Винтовые сваи

В.Н.Железков "Винтовые сваи..."

Для краткосрочного восстановления в желез­нодорожных войсках в разборной эстакаде РЭМ-500 используются винтовые сваи состволами 273 мм и лопастью 1000 мм. Следует от­метить, что раньше в эстакаде РЭМ-500 опоры были на башмаках, причем, площадь одного башмака составляла 6 м2. Такие опоры давали в слабых грунтах осадки более 30-35 см, при­менение же винтовых свай с лопастью диамет­ром всего 1000 мм при завинчивании свай на 3.5-4.5 м практически обеспечило надежную работу без неравномерных осадок. Винтовые сваи тоже нашли применение и в пе­реходных опорах наплавных железнодорожных мостов. 

Находят применение и рамно-винтовые опоры, которые обеспечивают возведение опор практи­чески во всех грунтовых условиях (рис, 8.З.). Та­кие опоры представляют рамную конструкцию с опорными башмаками, внутри которых установ­лена винтовая лопасть, ствол же сваи располо­жен внутри стойки. В случае скальных или не раз­мываемых грунтов опора работает как рамная. В условиях слабых грунтов винтовая свая завинчи­вается до проектной (расчетной) отметки и обеспечивает необходимую несущую способность по грунтовому основанию. Таким образом, рамно-винтовые опоры являют­ся универсальными и найдут достаточно широ­кое применение во временных мостах. Винтовые сваи нашли применение и в подводных мостах. В инженерных войсках находится на ос­нащении табельный подводный мост на винтовых сваях (рис. 8.4).

8.2. ПРИ СТРОИТЕЛЬСТВЕ КАПИТАЛЬНЫХ МОСТОВ ВОЗНИКАЕТ НЕОБХОДИМОСТЬ СТРОИТЕЛЬСТВА РАБОЧИХ МОСТОВ, ПРИЧАЛОВ И ДРУГИХ ВСПОМОГАТЕЛЬНЫХ СООРУЖЕНИЙ

Практика сооружения фундаментов рабочих мостов и сложных вспомогательных сооруже­ний и устройств на забивных сваях показала, что для этого требуются энергоемкое специ­альное оборудование и значительные трудо­затраты, которые влекут за собой дорожание строительства.  При строительстве капитальных мостов через р. Охта (Санкт-Петербург) и через р. Вуокса авто­дороги Выборг—Приозерск, у Каменогорска при сооружении рабочих мостов были применены инвентарные конструкции пролетных строений, а в опорах - - винтовые сваи. Общий вид моста через р. Охта приведен на рис,8,5. и 8.5а, а через р. Вуокса — на рис, 8.6. Необходимость применения винтовых свай предложенной конструкции состояла в том, что на дне рек на большую глубину залегли слабые грунты.  Так, на дне р. Вуокса слоем до 5 метров залегали слабые грунты, состоящие из суглини­стого ила голубовато-серого цвета текучей кон­систенции, а ниже — песок пылеватый, насыщен­ный водой с редкими включениями гравия и гальки желто-серого цвета. Винтовые сваи дру­гой конструкции забивались глинистым грунтом и без дополнительной пригружающей силы не за­винчивались. Рабочий мост на винтовых сваях (рис. 8.6.) пред­ставляет собой металлическую конструкцию с деревянной проезжей частью. Мост сборно-разборный, рассчитан на работу крана КН-180-3 НIТАСНI с грузом на стреле не более 15 м и автотранспорта нагрузкой на ось не более 10 т, а также ветровые нагрузки. Расчетная нагрузка на «голову» сваи 45 тс.

разуя консоль (6). Вылет В консоли (6) со­ставляет 1/2 диаметра ствола (1), Нижний ви­ток (7) винтовой лопасти (2) имеет диаметр, равный 0.3-0.9 диаметра винтовой лопасти Дп. Режущая кромка нижнего витка (7) затачива­ется под угол 40-60*.  Погружение винтовой сваи осуществляется следующим образом: свая путем завинчива­ния погружается в лидерную скважину, диа­метр которой равен диаметру ствола Д Дос­тигнув осыпи в скважине, свая с помощью режущей кромки консоли (6), заведенной вов­нутрь ствола (1), перемещает грунт осыпи вверх ствола. Это позволяет свае погрузить­ся на всю глубину лидерной скважины, не тре­буя увеличения глубины бурения. Таким обра­зом, предлагаемая конструкция винтового фундамента без дополнительного пригружающего усилия обеспечивает возможность его завинчивания в вечномерзлые грунты при од­новременном повышении надежности и повы­шении несущей способности. В настоящее время ведутся работы по устрой­ству опор контактной сети предложенной кон­струкции на Забайкальской железной дороге. На данный период возведены более 100 опор данной конструкции.

8.4. ВИНТОВЫЕ СВАИ ЦЕЛЕСООБРАЗНО ПРИМЕНЯТЬ ПРИ РЕМОНТЕ ОПОР ВЛ, ОСОБЕННО НАХОДЯЩИХСЯ В АВАРИЙНОМ СОСТОЯНИИ Так, на воздушной линии электропередачи ВЛ 220 кВ Медгора—Онда (Карелэнерго) произве­ден ремонт фундаментов металлических опор ПОМ-220.  Для установки опор типа ПОМ-220, находящих­ся в аварийном состоянии, в проектное положение и обеспечения возможности \лх дальнейшей эксплуатации, ОАО «ИнститутСев-запэнергосетьпроект» разработал проект нового фундамента с использованием метал­лических винтовых свай и технологию его мон­тажа, которая позволяет производить все ра­боты по его установке без отключения линии электропередачи. Новый фундамент для опор ПОМ-220 и ПОМ-22СН5 (рис. 8.9. и рис. 8.9а)

представляет собой конструкцию из четырех винтовых свай (4), объединенных ростверком, состоящим из двух продольных балок (5), ко­торые жестко крепятся к винтовым сваям, и по­перечной балки (6), прикрепленной болтами к середине продольных балок. Пояса балок вы­полнены из швеллеров, распорки — из уголко­вого проката.  Все элементы ростверка соединены между со­бою с помощью болтов.  В середине поперечной балки установлен шар­нирный узел (7), который представляет собой коробчатую конструкцию, элементы которой так­же соединены с помощью болтов. Две противоположные грани этой конструкции соединены со стенками швеллеров попереч­ной балки болтами, которые образуют плоский шарнир, обеспечивающий поворот стойки опоры в плоскости, в которой расположена ось балки. Две другие грани при помощи цилинд­рического пальца соединены со стойкой опо­ры и образуют плоский шарнир, обеспечива­ющий поворот стойки опоры в плоскости, перпендикулярной оси балки. Такая конструк­ция эквивалентна сферическому шарниру и обеспечивает поворот стойки в любой из вер­тикальных плоскостей.  Фундаменты рассчитаны на нагрузки опоры ПОМ-220+5, установленной во втором ветровом и в первом гололедных районах, на которой под­вешены провода марки АСО-400 и трос С-50. Изготовление конструкций фундаментов, в том числе на винтовых сваях, было выполнено в ПРП ЮКЭС АО «Карелэнерго». Для изготовления винтовых свай была изготов­лена специальная оснастка. Винтовые сваи, изготавливались из стали ВСТЗСП5 методом горячей штамповки. Стволы свай выполнены из труб диаметром 219 мм, ло­пасти из л иста толщиной 10 мм. Сваи завинчи­вались тросовым кабестаном.

8.5. К ВИНТОВЫМ СВАЯМ ПРОЯВЛЯЮТ ИНТЕРЕС ГАЗОВИКИ, НЕФТЯНИКИ, ЭНЕРГЕТИКИ И ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНИКИ. СЕГОДНЯ НА НИХ ОБРАТИЛИ ВНИМАНИЕ УЖЕ И В ГРАЖДАНСКОМ СТРОИТЕЛЬСТВЕ  В конце августа 2002 г. в Стрельне, под Санкт-Петербургом, сваи уже не забивают, а завинчи­вают без грохота и сотрясений земли. Здесь все необычно: высокая несущая спо­собность сваи даже для слабого грунта, тихое и плавное погружение на проектную глубину (от 3-6 м) и сама установка для за­винчивания — экскаватор ЕТ-14 с механиз­мом завинчивания (гидрокабестаном) вмес­то ковша (рис, 8.10.).  Гидрокабестан можно навешивать на различную самоходную строительную технику, что делает ее многофункциональной. На объекте в Стрельне для этих целей был использован колесный экс-

каватор. Захватив патроном кабестана сваю (рис. 8,10,}, экскаватор устанавливает ее верти­кально в проектную точку и приступает к за­винчиванию. В Стрельне таким способом завин­чено более 500 свай с диаметром ствола 219 мм и лопастью 1000 мм.  Применение винтовых свай и анкеров по сравне­нию с традиционными методами устройства фун­даментов (забивка, вибропогружение, вдавлива­ние, изготовление винтовых буронабивных свай) дает заметный техноэкономический эффект: сокраща­ется продолжительность и объем работ, уменьша­ется расход металла (более короткие и меньшего поперечного сечения) и др. строительных мате­риалов на 30-50%.  Винтовые сваи малых диаметров привлекатель­ны для возведения фундаментов малоэтажного строительства. Безусловно, привлекательна не сама идея построить дом на винтовых сваях, а их возможности и конкурентоспособная цена, в сравнении с другими видами фундаментов. В 2003 г. в пригородах Петербурга, области и даже в самом городе на винтовых сваях пост­роено немало домов как элитных, так и обычных. Так, Шуваловская деревня в Стрель­не (сразу за Константиновским дворцом), ко­торая уже сдана в эксплуатацию, возведена на фундаментах из винтовых свай большого ди­аметра (диаметр ствола 219 мм, лопасти — 1000мм).  Первые сеаи там начали завинчивать в августе прошлого года и тем не менее закончили в не­привычно сжатые сроки для строительства цело­го поселка (завинчено более 500 свай) и тем более - в лучших традициях русского деревянного зодчества. Здесь даже водонапорная башня и ре­сторанчик в виде парусника возведены на вин­товых сваях.

Применение в этом районе винтовых свай обусловлено не желанием удивить состоя­тельного заказчика, а крайне не благоприят­ными грунтами; их неоднородность и высокий уровень грунтовых вод, а также близкое к по­верхности залегание глины делали этот живописный участок питерской земли мало­пригодным для застройки. Классические фундаменты здесь вели к значительному повышению стоимости общестроительных и земляных работ, а также увеличению сроков строительства. Погружение свай осуществля­лось навесным оборудованием к экскаватору в виде гидрокабестана (рис. 8.11.). Следующий фундамент на винтовых сваях был построен в Гавани (Наличная улица) на выставоч­ной площадке Центра коттеджного строитель­ства. Винтовые сваи здесь использовались не столько из-за неблагоприятных грунтов (обрат­ная засыпка болота строительным мусором), сколько из-за начала фундаментных работ зимой (промерзлый грунт и отрицательные температу­ры) и сжатых сроков строительства.

Существовало еще одно жесткое ограничение свести к минимуму земляные работы (обилие наружных инженерных сетей). Сваи здесь при­менялись малого диаметра: лопасти 300 мм и стволы 109 мм, что позволяло завинчивать их вручную четырем рабочим. Сваи малого диаметра весьма целесообразны для фундаментов дачного строительства. Толь­ко в течение этого года возведены фундаменты на винтовых сваях в п. Мельничный ручей (г. Всеволожск), в садоводстве под Петергофом, в Барашево и других районах Ленобласти. На каждом из этих объектов винтовые сваи имели ярко выраженный экономический эффект как для заказчика, так и для строителей. Винтовые сваи оказываются оптимальным вариантом для бревенчатых, панельных и каркасных домов. Как выглядят фундаменты из винтовых свай, показано на рис. 8.12., 8.13.