0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Методы устройства набивных свай

Устройство набивных свай

Набивные сваи устраивают на месте их будущего положения путем заполнения пробуренных скважин бетонной смесью (или песком в случае изготовления грунтопесчаных свай). Набивные сваи имеют ряд преимуществ в сравнении с другими видами свай:

· возможность изготовления свай очень большой длины;

· отсутствие значительных динамических воздействий на близлежащие сооружения при устройстве свай;

· применимость в стесненных условиях;

· возможность применения для усиления существующих фундаментов.

Применяют следующие разновидности набивных свай:

· грунтонабивные и др.

Длина свай может достигать 60 м при диаметре 50-150 см, несущая способность отдельной сваи доходит до 500 т.

Основной проблемой при устройстве набивных свай является недопущение обрушения грунта стенок скважины и качественное уплотнение бетонной смеси. Возникают также определенные трудности при изготовлении набивных свай при отрицательных температурах.

В зависимости от грунтовых условий набивные сваи устраивают одним из следующих трех способов:

· без укрепления стенок скважины (сухой способ);

· с применением глинистого раствора для предотвращения обрушения грунта (мокрый способ);

· с креплением скважин обсадными трубами.

Применяется в устойчивых грунтах, просадочных и глинистых твердой, полутвердой и пластичной консистенции. Технология устройства таких свай состоит в следующем:

· в грунте разбуривают скважину необходимого диаметра и на заданную глубину;

· нижнюю часть скважины расширяют с помощью специальных расширителей (при необходимости);

· монтируют в скважине арматурные каркасы (при необходимости);

· бетонируют скважины методом ВПТ.

Бетонолитные трубы состоят из отдельных секций (длиной 2;4;6 м), что позволяет их быстро наращивать. В приемную воронку бетонную смесь подают непосредственно из автобетоносмесителя или с помощью бункера или бадьи. По мере укладки бетонной смеси бетонолитную трубу извлекают из скважины. Уплотняют бетонную смесь в скважине с помощью вибраторов установленных на воронке бетонолитной трубы. Этим способом изготавливают сваи Ø 400-1200 мм и длиной до 30 м. Схема бетонирования скважины сухим способом приведена на рис.6.17.

Рис. 6.17. Технологическая схема устройства буронабивных свай сухим способом:

а) – бурение скважины; б) – устройство уширенной полости; в) – установка арматурного каркаса; г) – установка бетонолитной трубы с вибробункером; д) – заполнение вибробункера бетонной смесью; е) – бетонирование скважины методом ВПТ; ж) – утепление оголовка сваи в зимний период; 1 – шнековая бурильная установка; 2 – расширитель; 3 – кран грузоподъемностью 10-12 т; 4 – бетонолитная труба; 5 – загрузочный бункер.

Этот способ с применением глинистого раствора тиксотропных глин применяется в неустойчивых грунтах. Глинистый раствор поступает в скважину во время бурения по пустотелой буровой штанге. При необходимости в скважину устанавливают арматурный каркас. Бетонируют сваи также методом ВПТ. Бетонная смесь, поступая в скважину, вытесняет глинистый раствор, который, выходя на поверхность, попадает в отстойник-зумпф и после очистки используется повторно.

Этот метод укрепления стенок скважины (схема приведена на рис.6.18.) является наиболее простым, однако он недостаточно надежен и сопряжен с определенными трудностями при производстве работ зимой.

Рис.6.18. Технологическая схема устройства буронабивных свай под глинистым раствором:

а) – бурение скважины; б) – устройство уширенной полости; в) – установка арматурного каркаса; г) – установка бетонолитной трубы с вибробункером и воронкой; д) – бетонирование скважины методом ВПТ; е) – утепление оголовка сваи в зимних условиях; 1 – буровой станок; 2 – глиносмеситель; 3 – насос; 4 – расширитель; 5 – бетонолитная труба с вибробункером.

Способ устройства набивных свай с обсадной трубой.

Этот способ применим в любых геологических и гидрогеологических условиях. Погружение обсадных труб в грунт осуществляют гидродомкратами, а также путем забивки или вибропогружения.

Бурят скважины вращательным или ударным способом специальными установками. При ударном бурении обсадная труба погружается в грунт по мере разработки скважины. При этом отдельные секции обсадных труб наращивают по мере необходимости.

При вращательном способе бурения вначале пробуривают лидерную скважину на длину секции обсадной трубы, после чего в скважину погружают обсадную трубу. Затем бурят следующий участок скважины, после чего наращивают и погружают в скважину очередную секцию обсадной трубы. Эти операции повторяются до окончания бурения скважины до проектной отметки. После этого проводят установку арматурного каркаса ( при необходимости) и бетонируют скважину методом ВПТ. Обсадные трубы могут быть оставлены в грунте, играя роль несъемной опалубки для свай, либо удалены из скважин в процессе изготовления свай. В случае извлечения обсадной трубы применяют специальную систему домкратов, сообщающих трубе возвратно-поступательное движение, что дополнительно уплотняет бетонную смесь.

Как вариант такой технологии применяется также метод, при котором обсадная труба погружается до проектной отметки, после чего грунт из ее внутренней полости извлекается виброгрейфером. Схема устройства свай с обсадной трубой приведена на рис. 6.19.

Рис 6.19. Технологическая схема устройства буронабивных свай с применением обсадных труб:

а) – монтаж ротора и забуривание скважины с одновременным погружением обсадной трубы; б) – проходка скважины; в) – зачистка забоя скважины; г) – установка арматурного каркаса; д) – заполнение скважины бетонной смесью, извлечение обсадной трубы; е) – формирование головы сваи в инвентарном кондукторе.

Рассмотрим некоторые виды свай, наиболее часто встречающиеся в практике строительства.

Буронабивные сваи могут устраиваться любым из трех вышеприведенных способов. Схемы их устройства приведены на рис.6.17;6.18;6.19.

Сваи Страуса – разновидность буронабивных свай глубокого заложения, появившиеся в нашей стране самыми первыми (в 1899г.). Технологический процесс изготовления свай Страуса состоит из следующих операций:

· бурится скважина до проектной отметки (на глубину 5-12 м);

· в скважину опускается обсадная труба (Ø25-40 см);

· скважина заполняется бетонной смесью на глубину около 1 м;

· бетонная смесь трамбуется с одновременным подъемом вверх обсадной трубы на 60-70 см;

· заливается новая порция бетонной смеси после чего операции повторяются.

Недостатки таких свай – невозможность контролировать плотность и монолитность бетона и возможность размыва несхватившейся бетонной смеси грунтовыми водами.

Армирование свай Страуса производят только в верхней части, устанавливая на глубину 1,5-2 м арматурные стержни в свежеуложенный бетон для связи сваи с ростверком.

Рис. 6.20. Схема устройства свай Страуса:

а) – бурение скважины; б) – заполнение скважины бетоном; в) – подъем обсадной трубы с трамбованием бетона; г) – готовая свая; 1 – бурильная установка; 2 – обсадная труба; 3 – ВПТ; 4 – трамбующая штанга; 5 – свежеуложенный бетон; 6 – уплотненный бетон; 7 – арматурный каркас.

Буронабивные сваи с уширенной пятой устраивают тремя различными способами:

· усиленным трамбованием жесткой бетонной смеси в нижней части скважины (вибротрамбованные сваи);

· при помощи бурового станка со специальным уширителем;

· взрывом (камуфлетное уширение).

Вибротрамбованные сваи применяют в сухих связных грунтах с заглублением на 4-6 м. Схема устройства таких свай показана на рисунке 6.21.

Рис.6.21.Технологическая схема устройства вибротрамбованных свай:

а) – образование скважины; б) – укладка первой порции бетонной смеси; в) – уплотнение бетонной смеси трамбующей штангой, жестко соединенной с вибропогружателем; г) – укладка и уплотнение последующих слоев бетонной смеси; д) – извлечение обсадной трубы и установка арматурного каркаса в голове сваи.

Буровой станок со специальным уширителем имеет на буровой колонке раскрывающийся нож для образования уширения скважины диаметром до 3 м (рис.6.22.). Нож раскрывается гидравлическим механизмом, управляемым с поверхности земли. При вращении буровой штанги ножи срезают грунт, который попадает в ковш, расположенный под расширителем. Образование уширения в пяте сваи позволяет увеличивать ее несущую способность.

Рис.6.22. Разбуривание полости в грунте уширителем:

1– буровая штанга; 2 – рычаги ножевого механизма; 3 – режущие ножи; 4 – ковш-грунтосборник; 5 – скважина; 6 – уширенная полость.

Сваи с камуфлетным уширением получают с помощью взрыва (рис.6.23.). В пробуренную скважину опускают обсадную трубу, не доходящую на 0,5 м до дна скважины. На дно скважины опускают заряд взрывчатого вещества, которое закрывают сверху бетонной смесью на 1,5-2 м. Энергия взрыва уплотняет грунт и создает сферическую полость, которая заполняется бетоном из обсадной трубы. После этого порциями, с необходимым уплотнением заполняют скважину бетонной смесью доверху.

Рис.6.23.Технологическая схема устройства свай с камуфлетной пятой:

а) – бурение скважины; б) – установка обсадной трубы; в) – закладка заряда ВВ и первой порции бетонной смеси; г) – взрыв и заполнение камуфлетной полости бетоном; д) – установка арматурного каркаса и добетонирование сваи.

Пневмонабивные сваи применяют при устройстве свайных фундаментов в грунтах с большим притоком воды, затрудняющим сооружение буронабивных свай. В этом случае бетонную смесь укладывают в полость обсадной трубы при постоянном повышенном давлении воздуха (0,25-0,3 МПа), который подается от компрессора через ресивер. Бетонную смесь подают небольшими порциями через специальное устройство – шлюзовую камеру, действующую по принципу пневмонагнетательных установок, применяемых для транспортирования бетонной смеси. Шлюзовые камеры состоят из двух отрезков труб, соединяемых фланцами, которые имеют верхние и нижние отверстия, закрываемые клапанами. При подаче смеси через воронку в верхнюю камеру закрыт ее нижний клапан; после подачи порции верхний клапан верхней камеры закрывается, а нижний открывается и т.д. В целях экономии сжатого воздуха применяют герметизированные бетоносмесители. Армируют пневмонабивные сваи путем погружения стрежней арматуры в свежий бетон.

Набивные сваи

Набивные свайные основания

Среди различных типов устройства фундаментов, таких как ленточный, сплошной, столбчатый, отдельной группой выделяются свайные конструкции. В целом эта группа характеризуется тем, что монтируется на местах, имеющих слабое грунтовое основание для возведения здания. Свая или группа свай монтируются в грунт различными способами, например забиванием, закручиванием, наполнением подготовленной структуры. Внутри почвы конструкция свайного типа испытывает сопротивление почвы, предотвращающее ее перемещение, то есть помимо надежности этот тип фундамента гарантированно обеспечивает устойчивость конструкции. Благодаря ряду своих положительных характеристик, например, возможности демонтажа или возведения зданий без повреждения рельефа практически на любом типе почвы, свайные основания получили широкое распространение в промышленности, быту и военной сфере.

  • Определение набивных свай и их виды
  • Преимущества использования набивных свай
  • Виды набивных свай
  • Область применения различных видов свай набивного типа
  • Производство скважин
  • Технология установки свай буронабивного типа
  • Технология устройства свай грунтобетонного типа

Определение набивных свай и их виды

Набивные сваи представляют собой опорные элементы, служащие для передачи и распределения массы сооружения по несущей поверхности грунта, выполненные для поддержки опоры здания. Эти элементы могут выполняться в виде пустотелых конструкций, монтируемых на подготовленный участок почвы и позже заполняемых наполнителем. В другом варианте конструкции изготавливаются в виде уплотняемых элементов грунта, усиливаемых бетонным раствором или без него. При таком исполнении критически важно достичь максимально возможной идентичности материала и технологии изготовления структуре грунта в уплотненном состоянии. В общем случае, конструкция набивной сваи состоит из:

Набивные сваи и их виды

  • тела опорного элемента, монтируемого на месте специально подготовленного котлована в виде бетонной, железобетонной конструкции или выполняемого по принципу уплотнения почвы с использованием принципа вертикально перемещающейся трубы;
  • оголовка, к поверхности которого монтируется ростверк, соединяющий отдельную сваю или их группу с верхней точкой фундамента здания;
  • пяты, представляющей собой опорную поверхность сваи, выполненной в виде уширенной части с целью увеличения плоскости опоры с грунтом.

к оглавлению ↑

Преимущества использования набивных свай

Этот тип устройства оснований зданий пока не получил широкого распространения, ввиду специфичности используемой для его устройства техники. Однако, развитие технологии и используемых машин позволяет существенно повысить народнохозяйственное значение оснований этого типа. Их использование обладает рядом преимуществ, среди которых:

Читать еще:  Отделка деревянной лестницы своими руками

Возможность сосредоточенного восприятия отдельными сваями существенной нагрузки, достигающей 1000т, что позволяет располагать их под сооружениями, передающими на фундамент большую массу. В большинстве случаев это строения, используемые в промышленности и производстве или многоэтажные здания.

Возможность индивидуального восприятия сваями огромных нагрузок позволяет облегчить конструкцию ростверка или отказаться от его применения в принципе. Связующее или переходное звено, в виде ростверка можно монтировать без использования дополнительных частей и привязки к глубине.

Преимущество набивных свай

Одним из главных положительных качеств, которыми характеризуется этот тип свай, состоит в несущественных абсолютных и относительных величинах их смещения в почве в процессе осадки.

Существенная нагрузка, выдерживаемая конструкцией одного несущего элемента, позволяет избежать использования множества частей забивного типа.

При необходимости использования свай набивного типа, имеющих небольшие размеры их несущую способность можно увеличить за счет выполнения уширения нижней поверхности конструкции. Увеличение опорной поверхности несущих элементов от 7 до 12 раз позволяет в разы увеличить воспринимаемые нагрузки.

Этот тип несущих элементов может использоваться для усиления устройства существующих конструкций фундаментов.

Виды набивных свай

Набивные сваи, армируются в оголовках или сплошным способам, используемым в случаях, указанных ниже. По этому принципу устройство этого типа свай отличается от забивных конструкций, в которых использование арматуры обеспечивает целостность структуры. Опорные элементы, используемые для устройства фундаментов, отличаются между собой по используемому материалу, технологии изготовления и способу устройства.

По используемому материалу различают

  • песчаные;
  • грунтовые;
  • бетонные;
  • железобетонные, представляющие собой конструкции из стали с наполнением из бетона;
  • песко-бетонные;
  • грунтобетонные;
  • составные конструкции из железобетона;
  • деревянные;
  • с оболочками из асбоцемента, синтетики или металла.

По способу заделки

  • со свободной поверхностью оголовка;
  • с соединением с поверхностью связующего элемента ростверка или основанием в виде нижней плиты перекрытия подвала строения.

По внешнему виду

  • одиночные элементы;
  • свайные группы;
  • расположение опорных элементов в форме ленты;
  • в виде связанных между собой элементов, представляющих плоскость.

Технологии изготовления и виды набивных свай

По глубине монтажа

  • структуры длиной до 6м;
  • объекты, имеющие длину свыше 6м.

По расположению относительно горизонтальной поверхности грунта

  • части, расположенные вертикально;
  • расположение элементов под некоторым углом.

По сечению в горизонтальной плоскости

  • Монолитные с круглой формой;
  • Выполненные в виде кольцевых элементов.

По принципу передачи усилий в объеме грунта

  • анкерного типа, при этом способе устройства, как и в случае с конструкциями, испытывающими напряжения кручения, практикуется использование армирования сплошным способом;
  • висячие, осуществляют передачу усилий за счет силы трения, мешающей их перемещению в структуре почвы;
  • опорные структуры в виде стоек, представляющие собой связанные между собой в области оголовка отдельные опорные элементы оснований.

к оглавлению ↑

Область применения различных видов свай набивного типа

Ограничения по области использования этого типа свайных конструкций касаются их расположения в структурах грунтовых вод, имеющих агрессивную реакцию или промышленных отходов. Дополнительные ограничения касаются невозможности применения этих опорных изделий на почвах, в которых присутствуют крупные частицы камней или твердых минеральных образований.

Набивные сваи на проблемных грунтах

Буронабивные сваи устанавливаются на объектах, имеющих большие нагрузки в горизонтальном и вертикальном направлениях. Их монтируют в местах наличия остаточных элементов из камней, бетона или железобетона, в местах с твердой консистенцией глинистой структуры, на участках где недопустимо использование свай забивного типа из-за риска провоцирования деформации конструкций расположенных вблизи.

Набивные сваи, монтаж которых производится с применением вертикальных труб с теряемым башмаком, заполняемых уплотненным бетонным раствором в области опоры основания. Эти устройства отличаются большей эффективностью использования несущих характеристик почвы и используются при наличии колебаний уровней расположения плотных слоев грунта или в случае отсутствия конструкций из железобетона.

Производство скважин

По способу образования участков под опорные конструкции фундаментов для последующего заполнения частей трамбовочной смесью или бетоном различают следующие методы:

  • Вибрационное или механическое бурение и углубление, выполняемое под раствором из глины. В этом способе выполняется бурение скважин с защитой их обсадными трубами, с укреплением стенок при помощи раствора из глины или без него.
  • Образование углубления с необходимыми параметрами при помощи взрыва.
  • Пробивание отверстий необходимого диаметра при помощи лидер ной трубы, имеющей заглушенный нижний участок, цилиндрическими конструкциями, имеющими теряемый башмак или сердечниками, выполненными в виде конуса.

к оглавлению ↑

Технология установки свай буронабивного типа

Этот тип устройства свай может выполняться без усиления стенок пробуренного участка, с использованием раствора из глины для исключения возможности обрушения структуры стен. Их монтаж включает последовательность операций, включающих в себя:

  1. Бурение скважины на необходимую глубину (5-12м), зависящую от типа грунта, уровня залегания грунтовых вод и воспринимаемых нагрузок.
  2. Заглубление в скважину трубы обсадного типа, имеющую диаметр около 30см и извлечение отколовшихся и осыпавшихся структур с поверхности боковой стороны.
  3. Постепенное заполнение внутреннего пространства скважины раствором из бетона с уплотнением уложенных слоев.
  4. Медленное извлечение конструкции трубы при достижении уровня уложенного бетонного основания в 1м с сохранением целостности сформованного образования. Труба поднимается до тех пор, пока уровень, занимаемый смесью во внутреннем пространстве обсадной конструкции, не составит 0,3-0,4м. Далее цикл повторяется, при этом в процессе затвердевания и уплотнения, часть бетона и цементного раствора может проникать в соседние со структурой сваи слои, обеспечивая повышение их прочности.

к оглавлению ↑

Технология устройства свай грунтобетонного типа

Их монтаж осуществляется с использованием установок бурового типа, где в качестве рабочего органа используется смесительный бур, оснащенный рабочими органами в виде лопаток для резания и перемешивания смеси.

На первом этапе выполняется бурение скважины на предусмотренную технологией глубину.

На определенных типах грунтов, например со слабой несущей поверхностью песчаной структуры, необходимо выполнить нагнетание к основанию через полую штангу раствора их воды и цемента. При подъеме штанги вверх с использованием вращения в обратном направлении происходит заполнение грунта водоцементным раствором с последующим уплотнением при помощи бура. В итоге образуется свая, в составе которой элементы цемента выступают связующим элементом для сыпучей структуры песка.

Методы устройства набивных свай

Методы погружения заранее изготовленных свай.

Свайные работы.

Лекция 8 . Технология погружения свай.

ТЕМА 5 Технология погружения свай и устройства навивных свай

Сваи применяют для передачи нагрузки от возводящихся зданий и сооружений нижележащим слоям грунта или для уплотнения грунта и увеличения его несущей способности как основания.

В плане сваи располагают полями – в несколько рядов или в шахматном порядке, кустами – группами из нескольких свай, рядами, сплошными шпунтовыми рядами. В грунт сваи забиваются вертикально (вертикальные сваи) и наклонно под некоторым углом (наклонные сваи). Верх свай срезают под один уровень и соединяют между собой ростверком, принимающим на себя нагрузку от зданий и сооружений, равномерно распределяя ее на сваи.

Сваи подразделяют по ряду признаков на несколько групп:

по материалу – деревянные, металлические, бетонные и железобетонные, комбинированные, грунтовые;

по конструкции- квадратные, трубчатые, прямоугольные и многоугольные, с уширением и без него, цельные и составные, призматические и конические, сплошного сечения и пустотелые, винтовые и сваи-колонны;

по способу устройства— забивные, изготовляемые на заводе или на самой площадке и погружаемые в грунт, и набивные, устраиваемые непосредственно в грунте (в заранее пробуренной скважине);

по характеру работы(по способу передачи нагрузки на основание) –сваи-стойки, которые передают нагрузку от здания своими концами на скальный или практический несжимаемый грунт, и висячие сваи, передающие нагрузку за счет трения грунта по боковой поверхности сваи;

по виду воспринимаемой нагрузки – центральная, вертикально действующая нагрузка, нагрузка с эксцентриситетом, и усилия выдергивания;

по виду армирования железобетонных свай- с напрягаемой и ненапрягаемой продольной арматурой, с поперечным армирование и без него.

Свайные работы— строительные работы по изготовлению, погружению в грунт, извлечению (в случае надобности) свай, объединению отдельных погружаемых в грунт свай в единую конструкцию (устройство ростверков свайных фундамен­тов или мостовых опор, установка продольных связей и анкерных креплений на шпунтовой стенке и др.).

Методы производства свайных работ зависят от вида применяемых свай. Свая— стержневой конструктивный элемент, погружаемый в грунт или образу­емый в скважине для передачи нагрузки от сооружения грунту.

По способу устройства сваи подразделяются на готовыеи набивные.

Готовые сваиизготовляют заранее и погружают в грунт забивкой, вибрацией, вдавливанием, завинчиванием, подмывом или комбинированным методом.

Набивныесваи сооружаются непосредственно в грунте, вместах их проектно­го расположения, путем устройства скважин и заполнения их бетонной смесью или песчаным грунтом. В некоторых странах набивные сваи называют местны­ми сваями. Их области применения: твердые глинистые грунты с включением валунов и объекты, где забивка или погружение свай недопустимы из-за возмож­ности деформирования прилегающих строений, конструкций или земляных мас­сивов и др. К набивным сваям относятся и вытрамбованные (выштампованные) сваи, сваи в пробитых скважинах.

По способу передачи нагрузки на грунты сваи подразделяются на сваи-стойки,передающие нагрузку на прочный мало сжимаемый грунт главным образом за счет оперения на него острием, и висячие сваи,несущая способность которых обеспе­чивается главным образом трением их боковой поверхности о грунт.

5.1. Методы погружения заранее изготовленных свай

Наиболее широко в строительстве используются готовые железобетонные сваи квадратного или прямоугольного сечения длиной от 3 до 20 м и сечением от 20×20 до 40×40 см. Применяются также составные сваи такого же сечения, сваи-ко­лонны и пирамидальные сваи, дающие возможность при том же расходе матери­алов повысить за счет распорного эффекта несущую способность почти в 1,5 раза.

С предприятий стройиндустрии сваи доставляют в готовом для погружения в грунт виде. В зависимости от характеристик грунта существует ряд методов устройства свай, в том числе ударный. Вибрационный, вдавливанием, завинчиванием, с использованием подмыва и электроосмоса, а также различными комбинациями этих методов.

Ударный методоснован на использовании энергии удара(воздействия ударной нагрузки), под действием которой свая своей нижней заостренной частью внедряется в грунт. По мере погружения она смещает частицы грунта в стороны, частично вниз или наверх. В результате погружения свая вытесняет объем грунта, практически равный объему ее погруженной части. Меньшая часть этого грунта оказывается на дневной поверхности, большая – смешивается с окружающим грунтом и значительно уплотняет грунтовое основание. Зона заметного уплотнения грунта вокруг сваи составляет 2…3 диаметра сваи.

Ударную нагрузку на оголовок сваи создают специальные механизмы:

паровоздушные молоты, которые приводятся в действие силой сжатого воздуха или пара, непосредственно воздействующих на ударную часть молота;

дизель –молоты, работа которых основана на передаче энергии сгорающих газов ударной части молота;

вибропогружатели –передача колебательных движений рабочего органа на сваю (использование вибрации);

вибромолоты- сочетание вибрации и ударного воздействия на сваю.

Погружение свай вибрированием осуществляют с использованием вибрационных механизмов, оказывающих на сваю динамические воздействия, которые позволяют преодолеть сопротивления трения на боковых поверхностях сваи, лобовое сопротивление грунта, возникающее под острием сваи, и погрузить сваю на проектную глубину (рис. 6.7 стр. 188 Теличенко В.И.)

Для погружения свай в грунт вибрированием используют вибропогружатели, которые подвешивают к мачте сваепогружающей установки и жестко соединяют с наголовником сваи. Действие вибропогружателя основано на принципе, при котором вызываемые дисбалансами вибратора горизонтальные центробежные силы взаимно ликвидируются, в то время как вертикальные силы суммируются. Амплитуда виброколебаний и масса вибросистемы, в которую входят свая, наголовники и вибропогружатель, должны обеспечить вибрацию примыкающим слоям грунта, включение их в эту систему, в результате происходит раздвижка зерен грунта под контуром погруженной части сваи.

Читать еще:  Что лучше пеноблок или кирпич для дома?

Более универсальным является виброударный способ погружения свай с помощью вибромолотов. При работе вибромолота наряду с вибрационным воздействием на сваю периодически опускается ударник, оказывая и динамическое воздействие на голову сваи.

Наиболее распространены пружинные вибромолоты. В них при вращении валов с дебалансами в противоположных направлениях создаются постоянные колебания. Когда зазор между ударником и наковальней сваи оказывается меньше амплитуды колебаний, ударник периодически ударяет через наковальню по свае. Вибромолоты могут самонастраиваться, т.е. увеличивать энергию удара с повышением сопротивления грунта погружению сваи. Масса ударной части вибромолота применительно к погружению железобетонных свай должна быть не менее 50 % от массы сваи и составлять 650…… 1350 кг.

Наряду со сплошными сваями (без полостей в стволе) в незначительном объеме изготовляются полые (с продольной полостью в ее стволе), в том числе железобе-тонные призматические и пирамидальные сваи с полостями различных попе­речных сечений, трубчатые (забивная цилиндрическая свая, образуемая погру­жением в грунт стальной или тонкостенной железобетонной трубы), пакетные — готовые сваи, полученные из нескольких продольных элементов, соединенных в пакет. К готовым сваям относятся и шпунтовые сваи (итуптииы) из досок либо брусьев с боковым гребнем и пазом или из специального прокатного профиля с замковым соединением по боковым продольным сторонам для образования в грунте водонепроницаемой шпунтовой стенки. Полые сваи, через полость кото­рых осуществляется охлаждение вечномерзлых грунтов в зимнее время, называ­ются холодными.

Тонкостенные полые сваи большого диаметра (свыше 0,8 м) с замкнутым по­перечным сечением (сваи-оболочки) позволяют экономить при одинаковой удель­ной несущей способности с традиционными конструкциями свай до 30% бетона и 10-20% арматуры. Сваи-оболочки Имеют кольцевое сечение диаметром до 6 м и общую длину до 40 м, составленную из звеньев длиной 3—8 м.

Забивка свай осуществляется с помощью копровых установок (копров), смон­тированных на различном ходовом оборудовании: колесных тележках, спец шасси с пневмоколесным ходом, самоходных кранах и экскаваторах и др. Рабочим обо­рудованием таких установок являются свайные молоты. Свайный молот со свай­ным наголовником навешивается на мачту копра. В зависимости от проектного положения свай применяются вертикальные копры (для забивки вертикальных свай), наклонные (для забивки наклонных свай) и универсальные (для забивки свай в любом положении).

При выборе типа агрегата следует исходить из технологических условий пло­щадки, типоразмеров сваи, производительности и технологических особеннос­тей машины и сетки свайного поля.

До начала производства свайных работ должны быть выполнены следующие операции: отрывка котлованов и траншей, разбивка осей свайных рядов и мест погружения свай, устройство подъездных дорог, укладка свай у места их погру­жения с предварительным осмотром и в случае необходимости с отбраковкой. Для раскладки комплектов свай у мест их погружения используется грузоподъ­емный кран. Свая, являющаяся ориентиром при погружении других свай свай­ного или шпунтового ряда, называется маячной. В случае повреждения или недостаточной несущей способности проектной сваи рядом с ней погружается в грунт свая-дублер.

Технологический процесс погружения свай забивкой состоит из следующих» операций: установки копра; подтаскивания сваи к копру (подтаскивать сваи мож­но только через отводной блок, закрепленный на основной раме сваебойного агрегата); подъёма и установки сваи на место погружения пол молот (призмати­ческие сваи стропят, обязательно пропуская через монтажную петлю, тросом-удавкой, длина свободного конца которого не должна превышать 15 см); наведе­ния, ориентирования и погружения сваи ударами молота; перехода копра или перемещения оборудования к очередному месту погружения свай. При этом 70— 80% рабочего времени расходуется на передвижки копров, сама же забивка свай занимает только 20—30%. Поэтому выбору наиболее подходящего сваебойного оборудования и рациональной схемы перемещения копров, подготовке путей, предварительному размещению свай на площадке, подаче их к копру, строповке и другим вопросам организации работ необходимо уделять большое внимание.

Свайные молоты подразделяются по виду привода, по способу управления и принципу действия. Они бывают: с механическим приводом (ударная часть этих молотов поднимается лебедкой); с гидравлическим приводом (преобразование и транспортирование энергии посредством жидкости); с пневматическим при­водом (используется энергия сжатого воздуха); дизель — молоты (работают по принципу двигателя внутреннего сгорания).

Системы управления свайного молота делятся на рычажные, полуавтома­тические и автоматические. По принципу действия различают молоты: простого действия, у которых привод используется только для подъема ударной части, а забивка свай осуществляется ударом свободно падающего молота; двойного дей­ствия, у которых привод используется как для подъема, так и для забивки сваи (дизель -молоты).

В мировой практике самой многочисленной группой машин для забивки свай, шпунта и труб являются трубчатые дизель-молоты. Они выгодно отличаются от других типов молотов независимостью от посторонних источников энергии, простотой конструкций, низкой себестоимостью и высокой производительнос­тью. У трубчатых дизель — молотов есть и существенные недостатки: они трудно запускаются при погружении свай в слабые грунты и не обеспечивают независи­мого управления при блочной и батарейной забивке свай.

Масса ударной части молота, в том числе дизель — молота, должна быть: при длине сваи более 12 м — не менее массы сваи; при длине сваи до 12 м при плот­ных грунтах — не менее 1,5 массы сваи, а при грунтах средней плотности — не менее 1,25 массы сваи, включая во всех случаях массу наголовника.

Возрастающие нагрузки на фундаменты требуют создания сваебойной техни­ки с массой ударной части до 10 т, а для строительства монументальных сооруже­ний — паровоздушных молотов и гидромолотов с массой ударной части 50—200 т.

Выбор молота для забивки свай и свай-оболочек производят в зависимости от проектной несущей способности свай и их массы. Вначале определяют мини­мально необходимую энергию удара молота Э (в Дж):

Э=175аР,

где: а — коэффициент, равный 25; Р — несущая способность сваи, кН.

По справочным данным подбирают молот, энергия удара которого

превышает значение Э.

Проверку производят по условию:

(Q„ + q)/9p -1 ; возмущаю­щая сила его дебалансов — 185 кН; амплитуда колебаний (без сваи) —20 мм; мощ­ность электродвигателя — 69 кВт; масса — 4 240 кг. Вибропогружатель с такими параметрами обеспечивает погружение железобетонных свай квадратного сече­ния 35×35 см массой до 3 т и может быть использован для погружения свай-обо­лочек массой до 10 т в сочетании с подмывом грунта и его выборкой из полости.

Эффективность работ по погружению элементов в грунт увеличивается при дополнительном применении подмыва, который рекомендуется во всех случа­ях, когда грунты отличаются от водонасыщенных песков, а требуемая глубина погружения превышает 8 м. Например, без подмыва железобетонные сваи труд­но погрузить больше, чем на 10 м, даже при погружении их в песчаные водона-сышенные грунты. Вибропогружение весьма успешно применяется в гидротех­ническом строительстве при погружении металлического шпунта в водонасыщенных песчаные грунты.

В последнее время вместо вибропогружателей часто используются вибромо­лоты (массой от 1 до 12 т), действие которых основано на сочетании ударных и вибрационных воздействий на сваю. Применение вибромолотов позволяет со­кратить время погружения свай и свай-оболочек до 8 раз по сравнению с погру­жением аналогичным по мощности вибропогружателем. Их использование осо­бенно эффективно при тяжелых грунтах с каменными включениями.

Безударное погружениеготовых свай осуществляется тремя способами: завин­чиванием, вдавливанием и гидроподмывом.

Винтовые сваи наиболее широко применяются для устройства фундаментов радиомачт и опор ЛЭП в качестве анкеров, т.е. в тех случаях, когда имеют место выдергивающие нагрузки. Ствол сваи может быть стальным или железобетон­ным, башмак изготовляют литым из стали, чугуна или железобетона. Диаметр ствола — 40—60 см, диаметр лопастей -1 -2,5 м.

Винтовые сваи погружают в грунт завинчиванием с помощью кабестанов (ме­ханизмов, передающих свае вращательное движение при погружении в грунт) или специальных установок.

Статическое вдавливание свай осуществляется вдавливающим агрегатом на базе двух тракторов или системой гидравлических домкратов. Вибровдавливание производится за счет веса сваи, вибропогружателя и трактора, на котором смон­тирована установка.

Способ вдавливания эффективен при погружении коротких свай длиной до 6 м, при этом не разрушаются головы свай. Суть погружения свай способом гидроподмыва заключается в том, что под дей­ствием воды, направленной под напором к острию сваи из одной или несколь­ких труб, лобовое сопротивление грунта снижается. Забивные сваи, погружае­мые в грунт с одновременным подмывом их водой, подаваемой под давлением под острие свай, называется подмывными. Висячие сваи погружать методом гид­роподмыва нельзя, так как при этом нарушается сцепление их боковой поверх­ности с грунтом.

|следующая лекция ==>
Технологии и методы проектирования ЭИС|Методы устройства набивных свай

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Как выбрать и использовать набивные сваи

Устройство набивных свай существует во множестве вариантов. Различают виды свай по материалу изготовления и конструкции: бетонные, железобетонные, металлические, асбоцементные и синтетические оболочки.

По расположению на стройплощадке сваи могут быть одиночными, устанавливаться в плане полосами или свайным полем или кустом. Опоры устанавливают, как вертикально, так и наклонно. Так же, как и остальные виды опор, набивные сваи могут быть висячими, стойками и анкерными опорами. Скважины под набивные опоры образовывают несколькими типами: механическим и вибромеханическим бурением, сверлением под глинистым раствором и взрывным методом.

Применение свай

Подобные сваи, на сегодняшний день, являются одними из самых популярных фундаментных опор. Работы по их устройству незатейливы и вполне доступны для индивидуального застройщика. Несмотря на то, что данные конструкции предназначены для слабых водонасыщенных оснований, их с успехом применяют и на более плотных грунтах. Привлекательность их применения состоит в доступности и экономичности работы по их устройству.

В промышленном строительстве набивные сваи выглядят в виде труб большого диаметра. Массивные трубы опускают на большую глубину с помощью специальной техники.

Набивные сваи за свою историю применения зарекомендовали себя как одни из самых надёжных фундаментных оснований.

Методы устройства набивных свай

Технология устройства набивных свай отличается от установки забивных опор, и заключается в нескольких этапах работ:

  • Сначала пробуривают скважину в грунте. Если скважина упирается в сыпучий грунт, то на её дне создают песчаную подушку.
  • Подстилающий слой готовят смешиванием песка и гравия в равных долях. Толщина утрамбованной подушки должна быть не менее 150 мм. Как правило, в качестве гидроизоляции, на поверхность подушки укладывают слой рубероида.
  • В случае установки сваи в обводнённом грунте, потребуется дополнительное укрепление стенок скважины от обрушения боковой поверхности ствола.
  • Специальным устройством на стенки скважины под давлением подаётся насыщенный глинистый раствор. Эти самым создаётся водонепроницаемый слой. Образовавшаяся «кора», надёжно предохраняет боковую поверхность скважины от обрушения.

Применение обсадных труб

Обсадные трубы применяют в самых слабых грунтах. В готовую пробуренную скважину с помощью гидравлических домкратов погружают сегменты трубы. Внутреннее пространство обсадной трубы очищают от посторонних предметов и мусора.

Внутрь трубы помещают арматурный каркас. Заливку бетоном производят через специальный рукав. Очень важно соблюдать послойное уплотнение бетонной смеси глубинными вибраторами. Трамбуют каждый слой толщиной 200 мм.

Буронабивная свая с уширенной пятой

Устройство свай с уширенной пяты осуществляют тремя способами:

Читать еще:  Виды пароизоляции для стен

Усиленное трамбование

В основание скважины заливают бетон слоем толщиной 200 – 300 мм. Бетонную подготовку усиленно трамбуют. Под давлением бетон оттесняет окружающий грунт, тем самым формирует уширенную пяту основания сваи.

Механическое удаление грунта

Механическое удаление грунта в основании скважины производят с помощью специального ножа. Закреплённый на буровой колонке складной нож, раскрывается на проектной глубине. В результате вращения ножа получают уширение основания скважины до 3-х метров.Нож управляется гидравлическим механизмом дистанционно.

Полученную полость заполняют бетоном. На застывшую бетонную подушку устанавливают армированный каркас.

Взрывной способ

Полость под уширенную пяту получают посредством направленного взрыва. После установки обсадной трубы на дно скважины опускают взрывчатку с электрозапалом. Затем обсадную трубу приподнимают вверх на 500 мм. С помощью дистанционного управления производят взрыв.

В результате получают выемку в грунте сферической формы. Полость заполняют бетонной смесью. Грунт под воздействием силы взрыва сильно уплотняется, что значительно увеличивает несущую способность опорной конструкции.

После установки армирования, обсадную трубу заполняют бетоном с послойным уплотнением.

Монтаж набивных свай пневматическим способом

Пневматический метод применяют в обводнённых грунтах. На уложенную бетонную смесь внутрь трубы компрессором постоянно подают сжатый воздух. Бетон заливают послойно. Для этого используют специальную пневматическую нагнетательную установку.

Набивка свай грунтом

Работы по устройству грунтонабивных свай осуществляют специальным бурильным оборудованием. Установка имеет буровую штангу, смесительный бур со специальными лопастями. Лопасти режут грунт и перемешивают его с бетонной смесью одновременно.

В пробуренную скважину через штангу под давлением подают цементный раствор. Вместе с обратным вращением бур со штангой поднимают вверх. Грунт перемешивается с бетоном и одновременно уплотняется. В результате такой работы формируется грунтонабивная свая, не требующая выемки грунта из ствола опоры.

Набивные сваи такой конструкции целесообразно применять на песчаных слабонесущих основаниях.

Буровинтовые опоры

Порой из опасения вызвать нежелательные подвижки в грунтовом основании от недалеко расположенных зданий, забивные работы невозможно осуществлять. Выемка грунта во время буровых работ тоже может неблагоприятно повлиять на несущую способность грунтового основания.

Рекомендуем посмотреть видео о том, как правильно бурить отверстия под свайные опоры.

Установка набивных свай своими руками

Рассмотрим самостоятельную установку набивных свай застройщиком для небольшого домостроения. Отказавшись производить на своём участки забивные работы, застройщик принимает решение об устройстве основания новостройки из набивных свай.

По точкам установленных разметкой, бурят скважины. В скважины по всему свайному полю вставляют металлические или асбоцементные трубы. Стандартным расстоянием между опорами считают от 1,5 до 2 метров.

Если трубу диаметром 200 мм погружают в землю на 1,5-2 метра, то верхняя часть должна выступать над землёй на 300-400 мм. Трубы заполняют бетоном на одну треть длины.

В трубы помещают армированный каркас, состоящий из двух-трёх вертикальных стержней скреплённых поперечной гладкой арматурой. Прокладками из подручного материала регулируют вертикальность каркаса. Работу по заливке бетоном осуществляют с послойным уплотнением. Заливают бетон снаружи в пазухи между трубами и грунтом.С помощью болгарки абразивным кругом верхние части опор нивелируют под один уровень.

Опоры устанавливают под несущими стенами, в углах строения и в местах концентрации нагрузок.

Посмотрите видео, как правильно залить каркас сваи бетоном.

В верхней части арматуры крепят шпильку с резьбой на конце или приваривают закладную металлическую пластину. Конструкция концевика армированного каркаса зависит от вида ростверка.

Работы по устройству ростверка из деревянного бруса начинают креплением гайками шпилек продетых через отверстия в брусе. Если ростверк изготавливают из металлического профиля, то производят сварочные работы по креплению швеллера или уголка к закладным деталям верхней части опор.

Соблюдение правил техники безопасности

Правила техники безопасности при производстве свайных работ должны неукоснительно выполняться всеми участниками производственного процесса.

Нужно постоянно следить за работой буровой установки. В случае возникновения, каких-либо неисправностей работы должны быть остановлены.

Все участники, выполняющие работы по установке набивных опор должны быть ознакомлены с правилами техники безопасности, о чём они расписываются в журнале. В зимний сезон стройплощадку обязательно очищают от снега и льда, и посыпают песком.

Устройство набивных свай

Набивные сваи изготавливают непосредственно на площадке в проектном положении методом устройства скважин и заполнения их бетонной смесью или другими материалами.

Первоначально устраивались набивные бетонные трамбованные сваи (сваи Страуса) в результате бурения скважин и укладки бетонной смеси с трамбованием. На этой основе разработаны и применяются следующие виды набивных свай.

Вибротрамбованные сваи (рис.5) устраивают в сухих связных грунтах. В грунт погружают обсадную трубу с башмаком, которая предохраняет ее внутреннюю полость от попадания грунта. Загружают порцию бетонной смеси и трамбуют ее с помощью трамбующей штанги, подвешенной к вибропогружателю; при трамбовании образуется уширенная пята сваи. Укладывают и трамбуют последующие слои. Извлекают обсадную трубу при работающем вибропогружателе и устанавливают арматурный каркас для связи с ростверком.


Рис.5. Технологическая схема устройства вибротрамбованных свай

а — устройство скважины; б, г — укладка бетонной смеси; в — уплотнение бетонной смеси; д — окончание бетонирования.

Конические сваи в выштампованном ложе (рис.6) получают в процессе образования конической скважины после забивки лидера, заполнения скважины бетонной смесью (Б) или щебнем (Щ), повторного выштамповывания конической скважины, установки арматурного каркаса и бетонирования сваи.


Рис.6. Технологическая схема устройства набивных конических свай в выштампованном ложе

а — образование конической скважины; б — заполнение скважины жесткой бетонной смесью или щебнем; в — выштамповывание конической скважины повторным погружением лидера; г — установка арматурного каркаса и бетонирование сваи; 1 — базовая машина; 2 — мачта; 3 — падающий груз; 4 — конический лидер; 5 — гидравлическое устройство для извлечения лидера; 6 — гидроцилиндр; 7 — коническая скважина; 8 — жесткая бетонная смесь или щебень; 9 — бетонная смесь, втрамбованная в стенки скважины; 10 — вибратор; 11 — арматурный каркас.

Частотрамбованные сваи (рис.7) образуются в результате забивки обсадной трубы с металлическим башмаком, установки арматурного каркаса и укладки высокоподвижной бетонной смеси с одновременными возвратно-поступательными ударами молота, чтобы обсадная труба при каждом цикле ударов поднималась на 4. 5 см, затем опускалась на 2. 3 см и таким образом уплотняла бетонную смесь. Далее обсадную трубу извлекают.


Рис.7. Технологическая схема устройства частотрамбованных свай

а — устройство скважины; б — установка арматурного каркаса; в — укладка бетонной смеси; г — извлечение обсадной трубы; д — нижняя часть обсадной трубы с теряемым башмаком.

Пневмонабивные сваи устраивают в обводненных грунтах, для чего после бурения скважины устанавливают арматурный каркас, сжатым воздухом вытесняют грунтовую воду, порциями укладывают бетонную смесь методом пневматического бетонирования с одновременным подъемом обсадной трубы, в которой постоянно поддерживается повышенное давление воздуха (0,2. 0,3 МПа).

Песчаные и грунтовые сваи устраивают обычно в целях укрепления слабых грунтов (рис.8, а). При изготовлении песчаных свай пользуются вибронабивным способом, для чего обсадную трубу с закрытым наконечником погружают и заполняют песком. При подъеме трубы с вибрированием кольцо с наконечника трубы спадает (рис.8, б), и песок заполняет скважину.


Рис.8. Схемы устройства грунтовых свай

а — устройство грунтопесчаных свай; б — раскрытие наконечника; в — изготовление грунтобетонных свай.

Если устроить скважину (рис.8, в) бурением, а затем подать в нее водоцементную суспензию, то при обратном движении бура грунт перемешивается, насыщается водоцементной суспензией, затвердевает. Такие грунтобетонные сваи распространены в Европе из-за достаточной прочности и низкой себестоимости. Варианты применения грунтовых свай приведены на рис.9.


Рис.9. Варианты использования грунтовых свай в качестве

а — укрепления оснований фундаментов; б — защиты коммуникаций от грунтовых вод; в — защиты от обрушения грунта; г — шпунтового ограждения.

Буронабивные сваи наиболее широко распространены из-за экономичности и высокой несущей способности. Сваи могут бетонироваться без обсадной трубы: в открытой скважине («сухой» способ) или с заполнением скважины глинистым раствором; а также с обсадной трубой.

Скважина устраивается вытрамбовыванием, вращательным или ударным бурением.

Основное отличие машин для устройства скважин — способ извлечения грунта из скважины (рис.10). При выштамповывании скважины с помощью пробойника-лидера или обсадной трубы грунт не извлекается. Шнековый бур поднимает грунт наверх благодаря вращению винтового шнека. В случае применения ковшовых и грейферных буров грунт поднимается в закрытых буровых снарядах.


Рис.10. Способы устройства скважин с применением

а — забиваемого лидера; б — шнекового бура; в — грейферного бура; г — ковшового бура.

С извлечением грунта скважины диаметром до 2 м могут выбуриваться на глубину 40 м. Для бурения тяжелых пород на большую глубину можно применять трубовкручивающие установки.

Сухой способ устройства буронабивных свай без обсадной трубы можно применить в устойчивых грунтах по следующей технологической схеме (рис.11, а): I — бурение скважины; // — удаление кондуктора; ///- установка арматурного каркаса; IV- установка бункера; V — укладка бетонной смеси с уплотнением вибратором, установленным на бетонолитной трубе; VI — снятие бункера; VII — бетонирование оголовка сваи.


Рис.11. Технологическая схема устройства буронабивных свай «сухим способом» (а) и под глинистым раствором (б)

1 — скважина; 2 — буровой агрегат; 3 — насосная установка; 4 — глиносмеситель; 5 — отстойник; 6 — уширитель; 7 — кондуктор; 8 — арматурный каркас; 9 — контейнер для пульпы; 10 — бетонолитная труба; 11 — клапан; 12 — рукав бетоновода; 13, 14 — оголовок и тело сваи.

Бетонолитная труба извлекается из скважины по мере укладки бетонной смеси.

При устройстве свай без обсадных труб в неустойчивых обводненных грунтах в скважину после бурения закачивается раствор бентонитовой глины, который, циркулируя по скважине, выносит разрушенный буром грунт и укрепляет стенки скважины. По трубе (способом подводного бетонирования) в скважину подают бетонную смесь и одновременно поднимают трубу. Соприкасаясь с глинистым раствором цемент из смеси не вымывается, и бетон после этого не теряет своей проектной прочности. Работы ведутся по следующей технологической схеме (рис.11, б): VIII — устройство скважины; IX- уширение площади опирания сваи; Х- установка арматурного каркаса; XI- установка бетонолитной трубы и бункера; XII — укладка бетонной смеси- XIII — формирование оголовка сваи.

Устройство буронабивных свай в обсадной трубе с извлечением грунта (рис.12) можно осуществлять в любых условиях, поэтому такая технология доминирует в передовых зарубежных строительных фирмах.


Рис.12. Технологическая схема устройства буронабивных свай в обсадной трубе с извлечением грунта

а — монтаж секций трубы; б — погружение и наращивание трубы; в — разгрузка грунта; г — установка арматурного каркаса и укладка бетонной смеси; д — извлечение трубы; е — демонтаж секций трубы; М — момент вращения; F — усилие.

Сначала с помощью лебедки и погружателя устанавливают и погружают две секции обсадной трубы, используя момент вращения и продольное усилие погружателя; затем поочередно устанавливают и погружают все секции трубы. С помощью бурового снаряда извлекают грунт из обсадной трубы, периодически опорожняя от грунта защитный кожух; устанавливают арматуру и каркас и производят бетонирование. Используя момент вращения и извлекающее продольное усилие погружателя, извлекают обсадную трубу собственной лебедкой. Секции обсадной трубы демонтируют.

Уширение площади опирания сваи на грунт можно осуществить: специальными уширителями, втрамбовыванием бетонной смеси в дно скважины и камуфляжным взрывом заряда ВВ.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector