VI. Свайные работы и устройство заглубленных в грунт сооружений

Общие положения

Свайные конструкции. Наиболее эффективным и распространенным способом повышения несущей способности грунтов, ограждения пространств от притока воды и передачи нагрузки от зданий и сооружений на грунт является применение свайных конструкций.

Сваи классифицируют по способу возведения, по принципу пере­дачи нагрузки на грунт, по материалу изготовления и по форме.

По способу возведения сваи бывают:

забивные — погружаемые в грунт после предварительного их изготовления;

н а б и в н ы е — устра­иваемые путем укладки бетона или песка в предварительно изготов­ленные скважины в грунте.

По принципу передачи нагрузки на грунт сваи подразделяют: на сваи-стойки, которые прорезают всю толщу слабых грунтов и пе­редают нагрузку от сооружения своей нижней частью на плотные мало сжимаемые грунты, и на висячие сваи, которые не достигают плотных грунтов, а нагрузку передают за счет возникаю­щих сил трения поверхности сваи о слабый грунт.

Для ограждения мест проведения строительных работ от притока воды, предотвращения осыпания или оползания грунтов применяют шпунтовые сваи, сплачиваемые между собой с помощью паза и гребня или подобных им соединений.

Забивные сваи бывают деревянными, железобетонными и сталь­ными.

Деревянные сваи имеют круглое или квадратное сечение с заос­тренным нижним концом. Для предохранения сваи от разрушения в процессе ее погружения в грунт на нижний заостренный конец наде­вают металлический башмак, а на верхний — кольцо (бугель)

Применяют деревянные сваи в условиях посто­янной влажности. При переменной влажности происходит усиленное гниение древесины.

Железобетонные сваи бывают сплошные, полые и в виде оболочек. Сплошные и полые сваи могут быть прямоугольного, квадратного и круглого сечения с заостренным нижним концом.

Полые круглые сваи диаметром до 800 мм называются трубчатыми, а более 800 мм — свая­ми-оболочками.

Стальные сваи изготовляют из прокатных профилей или труб, заостренных снизу.

Шпунтовые деревянные и железобетонные
сваи выпускают только прямоугольного сечения, стальные — различных специальных профилей
(рис. 28);

Набивные сваи бывают бетонными, железо­бетонными и песчаными. Песчаные сваи исполь­зуются только для укрепления слабых грунтов.

2. Погружение свай.

До начала погружения свай должны быть выполнены планировка уча­стка, геодезическая разбивка сооружения с за­креплением осей рядов свай, подведены при не­обходимости паро- и воздухопроводы, линии электропередачи. В зависимости от вида грунта определяют схему забивки свай.

Последовательно-рядовая схема применяет­ся в песчаных (несвязных) грунтах, спираль­ная от краев к центру —в слабых водонасыщенных грунтах, спиральная от центра к краям — в слабоуплотняемых грунтах, а секционная — в связных грунтах (рис. 29).

В процессе подготовительных работ осуще­ствляют пробное погружение забивных или уст­ройство набивных свай с последующим их испы­танием для определения несущей способности. На основании пробных погружений производится корректировка проекта. В качестве пробных свай могут использоваться обычные и специальные инвентарные сваи.

Погружение забивных свай осуществляют с помощью машин ударного, вибрационного, виброударного, вдавливающего и вибровдавливающего действия.

Для ударного погружения свай в грунт применяют паровоздуш­ные молоты и дизель-молоты, которые подвешивают к сваебойным агрегатам (копрам), имеющим механизмы подтаскивания, установки и выверки свай.

Паровоздушные молоты двойного действия имеют рабочий ци­линдр, соединенный трубопроводом с золотниковой коробкой. Под действием пара или воздуха, поступающего из золотниковой коробки, поршень двигается в цилиндре вверх и вниз. При движении вниз к силе воздействия пара прибавляется собственный вес поршня, что уве­личивает мощность удара поршня по ударной плите. Эти удары и зас­тавляют сваю погружаться в грунт.

Дизель-молоты бывают штанговые и трубчатые.

У штанговых дизель-молотов ударной частью является подвиж­ной цилиндр, открытый снизу и перемещающийся в направляющих штангах. При падении цилиндр надвигается на неподвижный поршень, сжимая воздух. При этом температура воздуха повышается, в результате чего топливо, поданное насосом в цилиндр, смешивается с воздухом и воспламеняется. Образующиеся от сгорания топлива газы подбрасывают цилиндр вверх, после чего происходит новый удар, и цикл повторяется.

В трубчатых дизель-молотах неподвижной частью является цилиндр, в котором передвигается ударная часть молота — поршень. Низ цилиндра имеет пяту со сферической впадиной, куда входит головка поршня и подается топливо.

При ударе головки поршня о сферическую поверхность пяты топ­ливо воспламеняется. Образующиеся от сгорания газы подбрасывают поршень вверх. Частота ударов в минуту у дизель-молота 47...60.

Для вибропогружения свай используют вибропогружатели, которые подвешивают к мачте сваепогружающего агрегата и соединя­ют наголовником со сваей. Под влиянием вибрации коэффи­циент внутреннего трения и сила сцепления грунта уменьшается, что позволяет свае под действием собственного веса и веса вибропогружа­теля легко входить в грунт. Последние 1...1.5 м до проектной отметки сваи погружают ударным способом.

Виброударное погружение основано на совместном воздей­ствии на сваю вибрации и ударов, при этом применяют вибромолоты. Наиболее распространены пружинные вибромолоты, имеющие два вала с дебалансами, вращающимися в разном направлении. Эти деба-лансы создают колебательные движения по вертикали. Так как ампли­туда колебания больше зазора между ударником и вибровозбудителем, то ударник периодически ударяет по наковальне наголовника, закреп­ленного на голове сваи.

Вибромолоты погружают в грунт сваи в 3...8 раз бустрее, чем виб­ропогружатели, и при этом не требуется добивка удраным способом.

При погружении свай подмывом грунт разрыхляется и частично вымывается струями воды, вытекающими под давлением из трубок, укрепленных на сваях. Расположение подмывных труб может быть боковым, закрепленным на двух или четырех гранях, и центральным. При погружении свай подмывом применяют ударные и виброударные механизмы. Не доведя погружение сваи на 1... 1, 5 м до проектной отмет­ки, подмыв прекращают и дальнейшее погружение ведется без подмыва.

Погружение свай вдавливанием ведется с помощью специ­альных установок, воздействующих на сваю своим весом пли весом и вибрацией одновременно. Для погружения свай вдавливанием ис пользуют агрегаты, состоящие из двух тракторов. Один из тракторов оборудован направляющей рамой, опорной плитой и полутора­тонной лебедкой с блоками для подъема свай, второй — пятитонной лебедкой. После подъема сваи на опорную плиту въезжает пригрузоч-ный трактор с пятитонной лебедкой. С помощью отводных блоков уси­лие от этой лебедки передается на наголовник сваи, который начинает перемещаться по направляющим и вдавливает сваю в грунт. Для обеспечения точности погружения сваи устраивают лидирующие отвер­стия с помощью буровых станков. Глубина отверстий должна быть на 0, 5... 1 м меньше проектной глубины погружения сваи. Данным методом погружают сваи на глубину до 6 м.