Способы погружения свай

Погружение забивных свай. Забивные сваи погружают в грунт ударами, вибрацией, вдавливанием и комбинацией этих способов.

На строительной площадке места складирования свай должны быть расположены ближе к путям движения копров, чтобы подъем свай можно было выполнять без крана. Наибольшее распространение получил ударный метод погружения свай. По этому методу для погружения свай используются различные молоты – механические, паровоздушные и дизель-молоты, которые монтируются на копрах или мобильных копровых установках (рис 8.2.1).

Передвижение копров должно быть по возможности прямолинейным с минимальным числом поворотов.

При больших объемах свайных работ и применения свай длиной более 12 м используют универсальные копры башенного типа, установленные на платформах-тележках, передвигаемых по рельсам. Такие копры имеют большую грузоподъемность и значительную массу (рис. 8.2.1,б).

Наибольшее распространение получили в промышленном и гражданском строительстве самоходные сваебойные установки (рис. 8.2.1, в-д) на базе кранов, экскаваторов, тракторов и автомобилей.

Такие установки имеют большую маневренность и применяются для погружения свай длиной 3-10м. Сваебойные установки позволяют подтаскивать и поднимать сваю, заводить голову сваи в наголовник.

Паровоздушные молоты бывают одиночного и двойного действия. В молотах простого действия энергию привода (пар или сжатый воздух) используют только для подъема ударной части, а падение его совершается под действием собственной массы. В молотах двойного действия энергия привода идет и на движение ударной части вниз, увеличивая ее скорость и, следовательно, силу удара. Молоты одиночного действия имеют массу ударной части 1,25-6 т, число ударов не превышает 30 ударов в минуту. У большинства паровоздушных молотов двойного действия ударной частью является поршень. Число ударов молота в 1 мин может быть 200 и его можно регулировать автоматически. С помощью молотов двойного действия сваи забивают в вертикальном и наклонном положении.

Подачу свай в котлован и их раскладку осуществляют кранами соответствующей грузоподъемности и вылета крюка. В отдельных случаях эту работу можно выполнять непосредственно копром.

Рисунок 8.2.1 – Сваебойные копровые установки: а – мостовая; б – рельсовая универсальная; в – на экскаваторе; г – на тракторе; д – на автомобиле; 1 – кабина; 2 – копровая мачта; 3 – мост; 4 – рельсовый путь; 5 – свая; 6 – головка с блоками; 7 – ходовая тележка; 8 – поворотная платформа; 9 – молот; 10 – базовая машина; 11 – стрела; 12 – распорка; 13 – гидроцилиндр; 14 – выдвижная стрелка; 15 – гидроцилиндр подъема и наклона стрелы; 16 – механизм подъема сваи; 17 – подвижная рама.

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

После перемещения копра на требуемую позицию его, центрируют по оси забиваемой сваи. Выверяют вертикальность стрел в двух плоскостях, а для забивки наклонных свай устанавливают заданные углы наклона стрел. После этого копер закрепляют натяжными скобами или аутригерами, поднимают молот и закрепляют в верхнем положении. С помощью каната и выносных блоков подтягивают сваю, поднимают и устанавливают ее на место погружения. Верхним концом сваю подводят под наголовник и опускают молот.

После установки сваи на грунт и ее выверки молот медленно опускают на наголовник и под действием массы молота заостренный конец сваи вдавливается в грунт. Для обеспечения правильного направления сваи, первые удары выполняют с небольшой высоты (не более 0,4-0,5м). При использовании дизель-молотов замеряют время работы молота на каждый метр погружения сваи и число ударов в 1 мин. Важно в начале погружения сваи следить за правильностью погружения сваи в плане и по вертикали или по заданному углу наклона. Наклонные сваи забивают сваебойными установками, направляющие мачты которых могут быть установлены с уклоном. Мачту устанавливают по указателю наклона, который имеет шкалу с делениями.

В конце забивки с помощью механических и паровоздушных молотов одиночного действия, когда свая погружена приблизительно до проектной отметки или до проектного отказа, забивку производят “залогами” по 10 ударов в каждом. При забивке свай молотами двойного действия и дизель-молотами считать удары затруднительно, поэтому замеряют величину погружения за 1 мин.

При вибрационном методе сваю погружают с помощью вибрационных машин, динамическое воздействие от которых позволяет преодолевать сопротивление грунта по боковой поверхности и под острием сваи.

В качестве вибрационных машин используют вибропогружатели, которые подвешивают к мачте сваепогружающей установки и соединяют наголовником со сваей.

Вибропогружение свай в начале должно производиться при небольшой скорости опускания вибропогружателя, без слабины каната, но и без сильной натяжки. Этим предупреждают возможность отклонения сваи в начальный период погружения.

Вибрационный метод наиболее эффективен прри погружении свай в несвязные грунты. Для погружения свай в маловлажные плотные пылевато-глинистые грунты необходимо устраивать лидирующие скважины с помощью буровых механизмов. Более универсальным является виброударный метод погружения свай вибромолотами, которые по виду привода разделяются на электрические, пневматические, гидравлические и вибромолоты с двигателями внутреннего сгорания.

Вибропогружатели разделяются на высокочастотные (700-1500 1/мин) и низкочастотные (300-500 1/мин).

Высокочастотные предназначены для погружения свай в грунты, не оказывающие большого сопротивления, например, в водонасыщенные песчаные и слабые пластичные пылевато-глинистые грунты.

Низкочастотные погружатели применяются при погружении тяжелых железобетонных свай и оболочек диаметром более 1000мм. Выбор вибропогружателей следует производить исходя из несущей способности сваи и грунтовых условий.

Для низкочастотных вибропогружателей необходимую вынуждающую силу, кН, определяют по формуле:

где - расчетная несущая способность сваи, кН; - вес вибросистемы, включая вибропогружатель, сваю и наголовник, кН; - коэффициент снижения бокового сопротивления грунта во время вибропогружения, применяемый по таблице 8.1

Таблица 8.1 – Значение коэффициента .

Грунты
Средней плотности
гравелистые	2,5
крупные	3,2
Средней крупности	4,9
Мелкие	5,7
пылеватые	6,2
Пылевато-глинистые грунты при показателе текучести:
	1,6
0,2	2,6
0,5	4,4
0,8	5,8

Таблица 8.2 – Техническая характеристика вибропогружателей.

Статическое вдавливание свай осуществляется путем передачи на сваю повышенной массы, а при вибрационном вдавливании одновременно с действием вибрации. Для погружения свай методом статического вдавливания используют установки, состоящие из двух тракторов, направляющей рамы и опорной плиты.

Установка развивает вдавливающее усилие до 350 кН и может погрузить за смену 10-15 свай длиной до 6м. Точность погружения свай обеспечивается устройством лидирующих скважин.

Более эффективным является вдавливание свай с помощью вибровдавливающих установок, когда свая погружается от комбинированных воздействий вибрации и статической нагрузки.

Для снижения сопротивления в плотных грунтах сваи погружают с применением подмыва. Воду подают под давлением не менее 0,5 МПа по трубкам диаметром 38-62 мм, укрепленных на свае. В результате подмыва свая погружается под действием собственной массы и массы установленного на ней молота или вибропогружателя.

Погружение свай методом завинчивания применяют главным образом при устройстве небольших отдельно стоящих фундаментов. Винтовые сваи чаще всего завинчивают с помощью специальных агрегатов.

Погружение свай с помощью электроосмоса, применяемое в основном при их установке в глинистых грунтах, основано на том принципе, что при кратковременном действии постоянного тока вокруг забиваемой сваи, подключенной в сеть в качестве катода, влажность грунта возрастает и в результате уменьшаются лобовое и боковое сопротивление грунта погружению сваи.

Комбинированный метод погружения свай применяют в тех случаях, когда осуществить их погружение на всю длину каким-то одним методом невозможно. При этом в зависимости от условий строительной площадки применяют различные методы погружения свай, например, подмыв с забивкой или подмыв с вибропогружением и др.

Погружение свай с помощью гидроподмыва осуществляют посредством разрыхления грунта под острием сваи и его частичного вымывания струями воды, вытекающими под давлением из нескольких трубок, укрепленных на свае. Перед окончанием погружения свай подмывом производят добивку их на глубину до 1,5-2 м до проектной отметки, чтобы нижняя часть сваи опиралась на неразрыхленный грунт.

При погружении свай в сезонно промерзающие грунты приходится выполнять дополнительные операции, обеспечивающие погружение свай на проектную отметку. Если глубина промерзания не превышает 0,5-0,7м, то при использовании мощных молотов удается пробить сваи через мерзлый слой грунта. Иногда для предотвращения промерзания заблаговременно утепляют места забивки свай опилками, соломой. Если предотвратить промерзание не удалось, то мерзлый слой разбуривают лидирующими скважинами, разрушают виброударными установками или разрушают другими механическими способами, а также производят оттаивание мерзлого грунта. Грунт отогревают огневым способом с помощью термобуров с реактивными горелками или термохимическим. Применяют также глубинный электроподогрев грунта. Иногда используют тепловые электронагреватели (ТЭНы).

Порядок погружения свай определяется ППР и, как правило, зависит от применяемого оборудования для погружения свай и проектного расположения свай.

При прямолинейном расположении свай отдельными рядами и в кустах наибольшее распространение получила рядовая система погружения свай. Спиральная система предусматривает погружение свай концентрическими рядами от краев к центру свайного поля. При сложном расположении свай и больших расстояниях между ними порядок погружения определяется соображениями эффективного использования оборудования. При выборе порядка погружения свай необходимо учитывать возможность сокращения продолжительности операций по подтаскиванию свай.