Технология производства свайных работ, в том числе в вечномерзлых грунтах

Сваи используют для устройства фундаментов под различные здания и сооружения, повышения несущей способности слабых фунтов, а также для укрепления стенок котлованов от обрушения.

В строительном производстве сваи классифицируют по следу­ющим признакам, определяющим или влияющим на методы уст­ройства свайных фундаментов:

по характеру работы в грунте — сваи-стойки, опирающиеся на несжимаемые грунты, и висячие сваи, заглубленные в сжимаемые грунты;

по материалу —железобетонные, бетонные, деревянные, сталь­ные;

по виду армирования железобетонных свай — с напрягаемой и ненапрягаемой продольной арматурой, с поперечным армировани­ем и без него; по конструкции — квадратные, прямоугольные и многоуголь­ные, круглые, с уширением и без него, цельные и составные, призматические и конические, пустотелые, сплошного сечения, винтовые сваи-колонны; по методам устройства свайных фундаментов — погружаемые и набивные. Погружаемые сваи изготовляют на поверхности земли и затем погружают в грунт. Набивные сваи устраивают непосредственно в самом грунте. Свайные фундаменты, состоящие из нескольких свай, образу­ющих общую группу, называют свайным кустом, а плиту, которая их соединяет,- ростверком.

Сваи погружают ударом, вибрацией, вдавливанием, завинчива­нием, с использованием подмыва. Эффективность применения того или иного метода зависит в основном от грунтовых условий.

1. Ударный метод. Метод основан на использовании энергии удара (ударной нагрузки), под действием которой свая нижней заостренной частью внедряется в грунт. Ударную нагрузку на оголовок сваи создают специальными механизмами — молотами самых разных типов, основными из ко­торых являются дизельные.

На строительных площадках применяют штанговые и трубчатые дизель- молоты.

Ударная часть штанговых дизель- молотов—по­движный цилиндр, открытый снизу и перемещающийся в направ­ляющих штангах. При падении цилиндра на неподвижный поршень в камере сгорания смеси энергия под­брасывает цилиндр вверх, после чего происходит новый удар и цикл повто­ряется.В трубчатых дизель-молотах (б) неподвижный цилиндр, имею­щий (пяту), является направля­ющей конструкцией. Ударная часть молота — подвижный поршень с голо­вкой. Распыление топлива и воспламе­нение смеси происходит при ударе головки поршня по поверхности сфе­рической впадины цилиндра, куда по­дается топливо. Число ударов в 1 мин у штанговых дизель-молотов 50...60, у трубчатых —47...55.Основной показатель, характеризу­ющий погружающую способность мо­лота,— энергия одного удара. Последняя

зависит от веса и высоты падения ударной части, а также энергии сгорания топлива.

. 2. Вибрационный метод

Метод основан на значительном умень­шении при вибрации коэффициента внутреннего трения в грунте и сил трения по боковой поверхности свай. Благодаря этому при вибрировании для погружения свай требуется усилий иногда в десятки раз меньше, чем при забивке. При этом наблюдается также частичное уплотнение грунта (виброуплотнение).

При вибрационном методе сваю погружают с помощью специ­альных механизмов — вибропогружателей. Вибропогружатель, представляющий собой электромеханическую машину вибрационного действия, подвешивают к мачте сваепогружающей установки (а) и соединяют со сваей наголовником.

3. Погружение свай завинчиванием. Метод основан на завинчи­вании стальных и железобетонных свай со стальными наконечни­ками с помощью установок, смонтированных на базе автомо­билей или автомобильных тяга­чей.

Метод применяют главным образом при устройстве фундаментов под мачты линий электропередачи, радиосвязи и других сооружений, где в доста­точной мере могут быть исполь­зованы несущая способность винтовых свай и их сопротивле­ние выдергиванию

4. Методы ускорения процесса погружения свай. Такие методы основаны либо на энергии давления водяной струи (подмыв грунта), либо на использовании эффекта электроосмоса. Подмывом грунт разрыхляют и частично вымывают струями воды, вытекающими под давлением из нескольких трубок диаметром 38... 62 мм, укрепленных на свае. При этом сопротивле­ние фунта у острия сваи снижается, а поднимающаяся вдоль ствола вода размывает грунт, умень­шая тем самым трение по боковым поверхностям сваи.Расположение подмывных трубок может быть боковым, когда две или четыре подмывные трубки с наконечни­ками находятся по бокам сваи, и центральным, когда один одно- или многоструй­. При подмыве нарушается сцепление между частицами грунта под подо­швой и частично по боковой поверхности свай, что может привести к снижению несущей способности сваи. Поэтому сваи на последнем метре или двух метрах погружают без подмыва забивкой. Методы погружения свай в вечномерзлые фун­ты характеризуются техно­логическими особенно­стями, обусловленными физико-механическими свойствами мерзлых фун­тов, которые в ненарушен­ном состоянии имеют высокую несущую способ­ность. Поэтому в этих ус­ловиях при выполнении свайных работ необходимо максимально сохранять мерзлые грунты в их есте­ственном состоянии, а на участках, где в процессе погружения свай наруша­ется структура грунта, сле­дует восстанавливать свойства этих грунтов. Вмерзание свай, или, ина­че говоря, смерзание поверхности сваи с грунтом, приводит к тому, что они приобретают высокую несущую способность. Это явление может быть эффективно использовано при погружении свай в твердомерзлые фунты, условно относимые к низкотемпературным. У этих фунтов среднегодовая температура на глубине 5... 10 м не выше —0,6°С для супесей, —1°С для суглинков и —1,5°С для глин.Погружают сваи в твердомерзлые фунты главным образом двумя методами: в оттаявший фунт или в пробуренные скважины, диаметр которых превышает наибольший размер поперечного сечения сваи. При погружении свай в оттаявший грунт вначале его оттаивают и затем погружают сваи в образовавшуюся в мерзлом фунте полость разжиженного фунта. Грунт оттаивают с помощью паровой иглы, перфорированной в нижнем конце (рис. 6.5). Под действием пара (давлением 0,4...0,8 МПа), выходящего у острия иглы, фунт раз­жижают до текучего состояния и в него пофужают сваю до проек­тной глубины.