Установка и забивка свай и шпунта

Сваи используют как элемент при возведении фундаментов, для упрочения и повышения устойчивости оснований и массивов грунта. Свайный фундамент состоит из свай, объединенных по верху ростверком. Характер расположения свай зависит от особенностей конструкции здания или сооружения, а также от нагрузок, передаваемых на фундамент. Расположение свай, исходя из этого, может быть одиночным, рядами, кустами или в виде свайных полей.

Забивные сваи погружают в грунт ударами, вибрацией, вдавливанием и комбинацией этих методов. Ударный метод погружения свай основан на забивке их в грунт

специальным сваебойным оборудованием - свайными молотами. Эффективность забивки сваи зависит от правильного выбора свайного молота и, главное, правильного соотношения его массы и массы сваи при забивке в грунтах различной плотности. Так, например, масса ударной части свободно падающего молота при забивке сваи длиной 12 м в плотных грунтах должна составлять не менее 1, 5 массы сваи с наголовником, а при забивке в грунты средней плотности - 1, 25 этой массы. Масса ударной части также зависит от типа дизель-молота. Так, для штангового она должна составлять 1-1, 25, а трубчатого - 0, 4-0, 7 массы сваи.

Выбор молота для забивки свай зависит от запроектированной несущей способности сваи и ее массы. Необходимая минимальная энергия удара молота

Э = 1, 75аР,

где а - коэффициент, равный 0, 25 кДж/т; Р - несущая способность сваи, т.

Технологический процесс забивки свай включает следующие операции: разметку мест забивки, передвижку и установку копра или сваебойного агрегата у места забивки, подачу сваи к копру, подъем и установку ее на место погружения, забивку сваи. Подачу свай в котлован и их раскладку осуществляют кранами соответствующей грузоподъемности и вылета крюка. В отдельных

случаях эту работу можно выполнять непосредственно копром. Для забивки свай молоты ударного действия монтируют на копрах, имеющих рабочую платформу с рельсовой частью и вертикальные направляющие устройства стрелового или башенного типа (для перемещения молота и сваи). Часто применяют также самоходные сваебойные агрегаты (копры) на тракторах, автомобилях и экскаваторах (рис. 12.10, а, б, в), обладающие энергетической автономностью,

высокой механизацией операций, мобильностью и маневренностью.

Чтобы обеспечить правильную установку и направление погружения сваи, ее закрепляют в стреле копровой установки и, кроме того, первые удары по свае производят при небольшой высоте подъема молота (не более 0, 4-0, 5 мм). Затем высоту подъема и силу удара молота увеличивают, доводя до максимальной. Для контроля глубины погружения сваи ее размечают, причем вначале через 1, затем 0, 5, а в верхней части — через 0, 1 м с указанием возле рисок длины сваи от нижнего конца. От каждого удара свая погружается на определенную величину, которая, однако, по мере ее заглубления уменьшается и наступает такой момент, когда после ударов она погружается практически на одну и ту же величину, которую называют отказом. Отказ свидетельствует о достижении сваей необходимой несущей способности. Его определяют как среднюю величину после замера погружения после десяти ударов. Серию из десяти ударов,

производимых для определения средней величины отказа, называют залогом. При забивке свай быстроходным молотом двойного действия или дизель-молотом, когда считать удары практически невозможно, за отказ принимают величину погружения сваи за 1 мин. Сваи забивают до достижения расчетного отказа. Если средний отказ в трех последовательных залогах не превышает расчетного, забивку сваи считают законченной. Тем не менее, иногда бывают случаи, когда после достижения отказа или расчетного отказа, свая дальше не погружается, не

достигнув запроектированной отметки, т.е. более прочного грунта, и таким образом вместо сваи-стойки, передающей нагрузку от фундамента на этот грунт, она превращается в «висящую», не отличающуюся требуемой несущей способностью. На практике в ряде случаев оставшиеся на поверхности отрезки свай срезают специальным навесным оборудованием и выбрасывают, нанося этим двойной ущерб. Во-первых, нерационально используются сваи, а во-вторых, не забив сваи до проектной отметки, не обеспечивают достижение конечного результата, т.е. устройство надежного основания и фундамента. Поэтому в любом случае надо стремиться к погружению свай до проектной отметки, а если наступает отказ и свая дальше не погружается, то надо применять более мощное сваебойное оборудование с тем, чтобы обеспечить забивку сваи до проектной отметки.

Вибрационный и виброударный методы погружения свай. При вибрационном методе сваю погружают вибрационными машинами (вибропогружателями и вибромолотами), оказывающими на сваю динамическое воздействие. Для погружения сваи вибропогружатель подвешивают к мачте сваепогружающего агрегата и соединяют наголовником со сваей. Если отказ при ударном методе определяют погружением сваи за 1 мин действия молота, то при вибропогружении - за 1 мин работы вибропогружателя при заданном напряжении тока в сети.

Метод вдавливания свай предусматривает их погружение в грунт с помощью специальных установок, воздействующих на сваю своей массой, либо массой и вибрацией (статическое и динамическое вдавливание). При погружении сваи статическим вдавливанием применяют агрегаты из двух тракторов, оборудованных направляющей рамой, опорной плитой, наголовником для передачи давления на сваю, соединенным с вдавливающим полиспастом. Метод динамического или вибрационного вдавливания свай с помощью вибровдавливающих агрегатов является более эффективным, так как свая погружается за счет собственной массы вибропогружателя и части массы трактора, передаваемой вдавливающим канатом через вибропогружатель. Метод вдавливания особенно эффективен при погружении коротких свай (длиной до 6 м).

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 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 1, 5-2 м до проектной отметки, чтобы нижняя часть сваи опиралась на неразрыхленный грунт.

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 сопротивления 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.

Для погружения металлического шпунта, труб и железобетонных свай в песчаные и супесчаные водонасыщенные грунты применяют вибропогружатели, действие которых основано на резком снижении сопротивления грунта внедрению погружаемого элемента при сообщении последнему колебаний, направленных вдоль его продольной оси. Вибропогружатели применяют также для выдергивания погруженных свай, металлического шпунта и труб.