Размещено на http://www.allbest.ru/

Описание усиления ленточного фундамента передачей нагрузки на сваи способом задавливания свай из металлических труб отдельными звеньями



Содержание

1. Дефект, который привел к необходимости усиления

2. Общие способы

3. Детальное описание способа усиления

4. Основные рассчитываемые единицы

5. Перечень выполняемых операций

6. Эскизы, чертежи

7. Контроль качества, приемка выполняемых работ

8. Мероприятия по технике безопасности и охране труда

9. Свайные работы

Список использованной литературы



1. Дефект, который привел к необходимости усиления

Основными причинами, вызывающими необходимость переустройства фундамента, являются увеличение нагрузки при надстройке зданий и замачивании грунтов в основании фундаментов. Как следствие могут образоваться трещины на стенах здания либо разрушение конструкций.

2. Общие способы устранения данного дефекта

Решение проблемы с фундаментом имеет несколько вариантов:

- укрепление грунтов вокруг фундамента;

- укрепление и увеличение опорной площади фундаментов;

- устройство под зданием фундаментной плиты;

- цементация фундамента и контакта "фундамент-грунт";

- устройство свай.

3. Детальное описание способа усиления

Задавливание - это бесшумный, экологически чистый метод погружения свай в грунт без его выемки, без динамических воздействий на существующее строение и окружающую застройку, при точном контроле погружения каждой сваи.

Поэлементное задавливание стальных трубчатых свай стало применяться у нас в стране еще в начале 40 - х годов. Обычно для этого использовали отрезки стальных труб, свариваемых между собой по мере их задавливания в грунт гидравлическим домкратом. Первое звено в такой свае делается закрытым и служит его наконечником.

Вследствие этого ему придают специальную форму, способствующую вертикальному погружению сваи. Так как со временем металлическая труба будет коррозировать, целесообразно в ее внутренней полости установить арматурный каркас и забетонировать ее.

В случае полной коррозии стенок трубы вся нагрузка будет восприниматься железобетонным заполнением. Следует отметить, что данные о скорости металлических свай в грунте весьма ограничены и противоречивы. Так, Е. Прентис и Л. Уайт, японские исследователи на основе экспериментальных измерений показали, что за 10 лет скорость коррозии металла составляла 0,01 мм в год и мало зависела от состава стали, грунтовых условий, наличия сварных швов и антикоррозийного защитного покрытия. Некоторые специалисты считают, что коррозирует только внешний слой металла толщиной 3-4 мм, а образовавшаяся при этом пленка защищает металл от дальнейшего разрушения.

Последовательность проведения работ следующая. На первом этапе выполняются работы по устройству монолитного железобетонного ростверка (плиты), который предназначен для восприятия реактивного усилия при погружении свай. Проведения работ показали, что пристенный ростверк при задавливании сваи испытывает значительные нагрузки, поэтому для уменьшения нагрузок в местах расположения свай применяется конусообразная корзина. Далее замоноличиваются анкерные болты, к которым (после набора бетоном прочности) крепится установка для задавливания обсадной трубы.

Труба диаметром до 200 мм погружается в грунт секциями длиной 1 м, которые соединяются сваркой. Место стыка усиливается специальной переходной манжетой, изготовленной из трубы меньшего диаметра. Первая секция снабжена конусообразным наконечником, предназначенным для снижения усилия, необходимого для проникновения сваи в толщу грунта и предотвращения попадания последнего в полость трубы.

Задавливание секций производится до момента фиксации на манометре установки давления, превышающего в 1,2 раза расчетную несущую способность сваи.



Рисунок 2 - Схема усиления фундамента: 1- стена,2 -ж/б фундамент, 3 - установка для задавливания свай, 4 - свая.

Сваевдавливающая установка

Классическая сваевдавливающая установка состоит из опорной рамы, на которой монтируется зажимное устройство, фиксирующее сваю. Зажимное устройство соединено с опорной рамой направляющими и гидроцилиндрами прямого и обратного хода, что позволяет задавливать сваю, вставленную в зажимное устройство. Опорная рама установки анкеруется грузами для достижения необходимого веса установки. Гидравлические насосы для создания необходимого давления в установке монтируются на собственной отдельной раме, либо установка подключается к гидросистеме крана или другого оборудования, имеющегося на площадке.

Схема работы сваевдавливающей установки на строительной площадке выглядит следующим образом: с помощью крана установку ставят на точку задавливания, установка анкеруется грузами, выполняют вручную выравнивание установки. Далее, краном подают сваю в зажимное устройство сваевдавливающей установки, производят захват сваи и ее вдаливание. Для перемещения установки на новую точку задавливания, с установки снимают анкерные грузы и процесс повторяется сначала.

Существуют также установки, смонтированные на самоходном шасси. Такое решение позволяет быстрее перемещать установку на следующую точку задавливания, однако и для таких установок требуется наличие вспомогательного механизма - крана для подачи свай в зажимное устройство установки. фундамент свая железобетон ростверк

Сваевдавливающие установки сочетают в себе преимущества метода задавливания сваи и относительно невысокую стоимость оборудования, однако существенным недостатком сваевдавливающих установок является необходимость в дополнительном оборудовании и длительный процесс подготовки к непосредственному вдавливанию сваи, включая ручное выравнивание установки, что предъявляет повышенные требования к подготовке строительной площадки для работы сваевдавливающей установки.

Сваевдавливающая машина (гидравлический гидростатический копер).

В отличие от сваевдавливающей установки, сваевдавливающая машина является функционально-законченным устройством задавливания свай высокой степени готовности к работе на строительной площадке.

Сваевдавливающая машина состоит из основной рамы (на которой монтируются установка перемещения машины, крановая и сваевдавливающая установки) и грузовой рамы для навешивания анкерных грузов. Сваевдавливающая машина имеет два крепления сваевдавливающей установки - центральное и боковое, что позволяет работать вблизи существующих зданий или в котловане около его стенки.

Сваевдавливающая машина привозится на строительную площадку в разобранном виде на обычных трейлерах. Далее машина собирается один раз в начале работы и разбирается только по ее окончании. Подготовка строительной площадки для сваевдавливающей машины заключается в черновом выравнивании площадки и разметке точек установки свай. При этом качество подготовки площадки может быть гораздо ниже, чем для работы сваевдавливающей установки, строительная площадка может иметь уклон до 15° - машина выравнивается гидроцилиндрами установки перемещения сваевдавливающей машины перед непосредственным задавливанием сваи. В процессе вдавливания осуществляется непрерывный контроль качества вдавливания свай, что исключает последующее статическое испытание свай. Для статического вдавливания применяют вдавливающий агрегат АВС-35 на базе двух тракторов, один из которых является базовой машиной, другой - пригрузочной. Суммарное давление их масс передается через, систему блоков и полиспастов на сваю, которая вдавливается в грунт. Анкер с раскрывающимися в грунте лопастями способен выдерживать выдергивающие усилия до 1000 - 1500 кН.

Метод задавливания свай обладает большими преимуществами. Благодаря отсутствию динамических и вибрационных воздействий в конструкциях реконструируемых сооружений исключаются неравномерные осадки, трещины и разрушения, гарантируется высокая точность погружения и появляется возможность оценивать несущую способность каждой сваи, метод экологически чистый, бесшумный. Достоинством является так же возможность включения свай в работу непосредственно после производства работ. Следует отметить, что сваевдавливающие машины и установки незаменимы при работе на сложных грунтах и/или в исторической части города, а также при возведении свайных фундаментов большого размера. Кроме того устройство ограждения котлованов (разделительных стенок) вблизи построенных сооружений позволяет эффективно снизить влияние нового строительства. Несмотря на перечисленные достоинства рас-смотренного способа, широкое применение его сдерживается ввиду несовершенства вдавливающих установок, в которых для восприятия реактивного усилия грунта при вдавливании свай используются массивные пригрузы, что обусловливает увеличение массы установки, усложняет технологию работ.

4.Основные рассчитываемые единицы

Несущая способность сваи:

где гc - коэффициент условий работы сваи в грунте;

R - расчетное сопротивление грунта под нижним концом сваи, кПа (тс/м 2);

A - площадь опирания на грунт сваи, м 2, принимаемая по площади поперечного сечения сваи брутто;

u - наружный периметр поперечного сечения сваи, м;

fi - расчетное сопротивление i-го слоя грунта основания на боковой по-верхности сваи, кПа (тс/м²);

hi - толщина i-го слоя грунта, соприкасающегося с боковой поверхностью сваи, м;

гcR, гcf - коэффициенты условий работы грунта соответственно под ниж-ним концом и на боковой поверхности сваи, учитывающие влияние способа погружения сваи на расчетные сопротивления грунта.

Расчет осадки сваи:

N - вертикальная нагрузка, передаваемая на сваю, МН (тс);

l - длина сваи;

G₁ - модуль сдвига слоя грунта, прорезаемого сваей;

в - коэффициент, определяемый по формуле

здесь

в= 0,17 ln(kvG₁l/G₂d)

- коэффициент, соответствующий абсолютно жесткой свае;

б = 0,17 ln(kv₁l/d)

- тот же коэффициент для случая однородного основания с характеристиками G₁ и v₁;

и = EA/G₁l₂

- относительная жесткость сваи;

EA - жесткость ствола сваи на сжатие, МН (тс);

л₁ - параметр, определяющий увеличение осадки за счет сжатия ствола и определяемый по формуле:



kv, kv₁ - коэффициенты, определяемые по формуле

kv = 2,82 - 3,78v + 2,18v2

соответственно при

v = (v₁ + v₂)/2

и при v = v1;

v₁ - коэффициент Пуассона слоя грунта, прорезаемого сваей;

G₂ - модуль сдвига грунта, на который опирается свая;

v₂ - коэффициент Пуассона грунта, на который опирается свая.

5. Перечень выполняемых операций

- устройство приямка;

- прокладка рельсовых путей;

- вкатывание установки под фундамент;

- подача 1-го вдавливаемого элемента;

- вдавливание 1-й секции;

- подача 2-й секции;

- устройство стыка между 1-й и 2-й секциями (на торец 1-й секции нанести слой цементного раствора состава 1:1, толщиной 0,5 - 1 см);

- вдавливание 2-й секции;

- вдавливание 3-й и остальных секций;

- выкатывание установки и извлечение ее из приямка;

- монтаж последней секции составной сваи;

- устройство сборного оголовка;

- заполнение приямка грунтом с уплотнением.

6. Эскизы, чертежи

Рисунок 5 - План 1-го этажа реконструируемого здания.



Рисунок 6 - Фундамент до реконструкции.

Рисунок 7 - Усиление после реконструкции.



7. Контроль качества, приемка выполненных работ

Технический контроль качества работ на строительной площадке в процессе устройства свайных фундаментов производится на всех этапах непосредственно производителем работ совместно с представителем технической инспекции заказчика. Приемка свайных фундаментов производится комиссией в составе представителя заказчика, генподрядчика и производителя работ. На первом этапе производят приемку свайного поля с составлением исполнительного плана свайного поля. Приемочной комиссией представляют следующие документы: утвержденный рабочий проект, паспорта изготовленных свай и акты освидетельствования их при приемке, журналы погружения свай и сводные ведомости свай, акты геодезической разбивки и исполнительные планы свайных полей, данные статических испытаний свай.

При выполнении свайных работ с применением способа вдавливания следует вести журнал погружения или устройства свай.

При погружении свай вдавливанием необходимо контролировать следующие параметры процесса: усилия зажима и вдавливания, вертикальность установки сваи перед погружением и глубину погружения.

Для контроля усилий зажима и вдавливания в гидравлических сваевдавливающих установках обычно применяют манометры, измеряющие по давлению масла в гидроцилиндрах зажима и вдавливания соответственно боковую и осевую нагрузку на погружаемую сваю. Манометры должны пройти метрологическую поверку и иметь дополнительную шкалу усилий (кН, или тс) или таблицу пересчета давлений в усилия.

Для каждой погружаемой вдавливанием сваи необходимо вести непрерывный контроль усилия вдавливания и глубины погружения. Результаты измерений заносят в журнал свайных работ, после чего по ним строят графики зависимости усилия вдавливания от глубины погружения свай. При использовании самопишущих приборов для контроля усилия вдавливания графики не строят, а к журналу свайных работ прилагают диаграммную ленту прибора с записью изменения усилия вдавливания для каждой сваи.

Контролю усилия вдавливания следует уделять особое внимание на стадии прохождения сваей слоев (прослоек) плотных грунтов и на конечной стадии погружения (10 - 20 см до проектной отметки).

При прохождении плотных грунтов может оказаться, что сопротивление погружению превышает максимальное усилие вдавливания, которое обеспечивает установка. В этом случае погружение необходимо прекратить, извлечь сваю и применить один из способов снижения сопротивления погружению. На конечной стадии погружения усилие вдавливания следует измерять по возможности тщательно, чтобы с достаточной степенью точности оценить несущую способность погруженной сваи по конечному усилию вдавливания.

8. Мероприятия по технике безопасности и охране труда

Перед началом вдавливания свай ответственный за проведение работ должен получить разрешение на производство работ от организаций, эксплуатирующих подземные коммуникации. При наличии на строительных площадках таких коммуникаций к разрешению должна быть приложена схема (план) с указанием их расположения и глубины заложения. До начала работ следует установить знаки, указывающие места расположений подземных сооружений. При обнаружении во время погружения свай или бурения лидирующих скважин, не отмеченных на схеме (плане) подземных коммуникаций необходимо приостановить работу до выявления характера обнаруженных сооружений и получения дополнительного разрешения.

Вдавливание свай сваевдавливающей установкой необходимо выполнять под руководством начальника участка назначаемого приказом начальника строительной организации. На него возлагается ответственность за выполнение мероприятий по технике безопасности непосредственно на строительной площадке.

Все рабочие, независимо от профессии, должны пройти инструктаж по технике безопасности и приемам работ в установленном порядке. Рабочие к самостоятельной работе могут быть допущены после проверки знаний по технике безопасности и приемам работ.

Рабочие выполняющие свайные работы, должны иметь удостоверение текелажника-стропальщика.

До начала работ бригадир обязан проверить рабочее место бригады, осмотреть сваевдавливающую установку, убедиться в надежности креплений сборочных единиц, проверить состояние лебедок и тросов, автоматического управления, вспомогательного оборудования и инструментов.

В случае обнаружения неисправности в механизмах сваевдавливающих установок работы по погружению свай должны быть немедленно прекращены.

При перестановке, загрузке анкерными грузами, работе и передвижении сваевдавливающих установок по строительной площадке должны быть приняты меры против их опрокидывания.

Строповку сваи для загрузки в сваевдавливающую установку производить стропом, охватывающим сваю петлей “удавкой”. Подъем непосредственно за петли не допускается. Строп должен быть ровным, без узлов и перекрутки. Сваю следует стропить только в фиксированных точках. Запрещается поднимать сваи с неизвестным весом, оставлять сваю на весу, а также отрывать сваи, примерзшие к грунту. Все операции связанные с переводом свай в вертикальное положение, производить плавно, без рывков и ударов.

Запрещается поднимать груз, вес которого превышает грузоподъемность крана, и посторонние грузы. Проверять техническое состояние грузоподъемных захватов анкерных грузов перед каждой строповкой.

Обслуживающий персонал сваевдавливающих установок обязан работать в защитных касках.

Все работы по вдавливанию свай должны начинаться только по сигналу оператора сваевдавливающей установки, а также убедившись в отсутствии на установке и в радиусе её действия посторонних лиц и обслуживающего персонала. Между оператором сваевдавливавщей установки и крановщиком должна быть установлена надежная сигнальная связь. Каждый сигнал должен иметь только одно значение и подаваться одним лицом.

При работе в ночное время должно быть обеспечено достаточное освещение.

Сваевдавливающие установки и модульные сваевдавливающие системы должны иметь надежное заземление. Запрещается работать при неисправном конечном выключателе.

При работе вблизи существующих зданий и сооружений в каждом конкретном случае проектом производства работ должны быть предусмотрены дополнительные мероприятия по безопасному ведению работ.

Выбор способа усиления свайного фундамента зависит от того, какие элементы свайного фундамента подлежат усилению, а именно: ростверк, стволы свай, фундамент или грунт около свай.

Способ усиления ростверков выбирают в зависимости от характера повреждений и вызвавших его причин.

При коррозии наружного слоя бетона ростверков, а также для исправления и предохранения от дальнейшего разрушения выветрившейся и трещиноватой их поверхности следует применять торкретирование путем нанесения на поверхность конструкции под давлением цементного раствора. Перед торкретированием поверхность ростверка должна быть тщательно очищена стальными щетками или пескоструйным аппаратом, продута сжатым воздухом и промыта водой под давлением. Торкретирование рекомендуется выполнять по металлической сетке с ячейками размером 5-10 см при диаметре проволоки около 5 мм. Сетку привязывают вязальной проволокой к анкерам диаметром 8-10 мм, заделанным в ростверке на 15-25 см. Расстояние между анкерами принимают 50-80 см. Торкрет наносят под давлением 0,4-0,6 МПа толщиной 20-40 мм в 2-3 слоя полосами шириной 1-165 м сверху вниз. Каждый последующий слой наносят после схватывания предыдущего.

При серьезных повреждениях железобетонных ростверков любых типов (плит, подколонников, лент, насадок), осуществляют более крупные ремонтные работы. Пустоты и трещины в бетоне заделывают нагнетанием цементного раствора под давлением. Для этого в ростверке перфораторами бурят вертикальные или наклонные шпуры диаметром 40-80 VMM, располагая их в таком порядке, чтобы максимально охватить разрушенный массив. Рекомендуемое расстояние между шпурами 0,8-1,5 м. Длина наклонных шпуров не должна быть более 0,4 толщины массива при бурении с обеих сторон массива и не более 0,75 - при бурении с одной стороны. Общее число и расположение шпуров устанавливают в зависимости от степени разрушения ростверка, а также от расположения рабочей арматуры, поскольку шпуры должны буриться между стержнями арматуры.

После окончания бурения шпуров через инъекционные трубки промывают бетон под давлением 0,2-0,4 МПа.

Для цементации обычно применяют водоцементный раствор состава от 1:10 до 1:1 (отношение цемента к воде по массе). В начале нагнетания применяют более жидкий раствор от 1:10 до 1:4 при давлении до 0,5-1,1 МПа. При малых поглощениях раствора его состав в процессе нагнетания не изменяют, но увеличивают давление до 1,1 МПа.

При недостаточной прочности бетона и значительном разрушении ростверков их усиляют обоймами. Обойму обычно выполняют на всю высоту ростверка по его периметру. Обоймы выполняют по такой же технологии, что и у фундаментов мелкого заложения.

Для свайных фундаментов с высоким ростверком усиление ствола свай является наиболее доступным. В этом случае сваи с поперечными или продольными трещинами и частичным разрушением стволов следует усиливать железобетонными обоймами, толщина стенок которых должна быть не менее 100 мм. Обойма устраивается на всю высоту свободной части сваи с заглублением в грунт не менее чем на 1 м. Известен способ обуривания ствола сваи скважинами малого диаметра. При этом способе вплотную к поверхности сваи пробуривают в грунте скважины диаметром 50-80 мм с расчетом не менее одной скважины вдоль грани сваи. По скважинам нагнетается цементный раствор, который окружает сваю сплошной рубашкой, препятствующей дальнейшему разрушению материала ствола и повышающей прочность окружающего грунта. Усиление стволов свай можно выполнять путем погружения забивной сваи или устройства буронабивной сваи вплотную к стволу. При устройстве буронабивной сваи у ствола бурят одну-две скважины, которые затем армируют и бетонируют. При таком способе следует усилять не все сваи подряд, а каждую вторую или даже третью. Иногда разрушенные стволы свай усиляют забивкой конической сваей.

Усиление всего свайного фундамента осуществляют при значительном разрушении фундамента, при большом увеличении нагрузки на фундамент, а также в связи с недостаточной несущей способностью грунта, на который опирается свайный фундамент.

При исчерпании несущей способности основания под сваями применяют методы закрепления и повышения прочности грунтов. Грунт вокруг стволов и под остриями свай может быть упрочнен цементацией, силикатизацией, смолизацией или обжигом.

Усиление свай-колонн каркасного одноэтажного здания путем нагнетания карбамидной смолы в околосвайный грунт, представленный суглинками мягко- и текучепластичной консистенции. Укрепление грунта производилось для каждой сваи через наклонные погружные инъекторы с нагнетанием смолы поочередно с двух сторон заходками снизу вверх.

Наиболее часто применяется усиление свайных фундаментов погружением дополнительных свай вне контура фундамента. Нагрузка на выносные свай может передаваться с помощью упорных горизонтальных балок, пропускаемых сквозь ростверк или стену. Поперечные и продольные балки, передающие нагрузку на выносные сваи, объединяют: с ростверком. Во избежание значительных осадок после передачи нагрузки от здания на выносные сваи последние предварительно обжимают гидравлическими домкратами. Домкраты устанавливают на головы свай или на обвязку по сваям и упирают в поперечные балки. Работы ведут участками одновременно с обеих сторон фундамента.

Усиление свайных фундаментов выполняют и с помощью набивных свай, применение которых более эффективно в условиях реконструкции, так как при их устройстве не возникают динамические нагрузки. Работы по устройству набивных свай можно производить из подвальных помещений. Усиление свайных фундаментов может быть выполнено набивными сваями в стальной оболочке. Оболочка свай состоит из звеньев стальной трубы длиной 2-3 м. Оболочка погружается в грунт вдавливанием домкратами и с помощью станка ударно-канатного бурения УКС-22. По мере погружения оболочки звенья наваривают. После погружения оболочки на проектную отметку ее полость заполняют бетонной смесью.

В Днепропетровске усиление свайных фундаментов трехпролетного промышленного здания, в основании которого залегают лессы и лёссовидные суглинки мощностью 20-25 м, было выполнено из виброштампованных свай диаметром 500 мм длиной 8-10 м. Число свай в кусте 10-19. Ростверки монолитные железобетонные. В связи с тем, что усиление фундаментов осуществлялось в условиях действующего цеха, где находилось сложное и точное оборудование, погружение было выполнено вдавливанием металлических свай. Установка для вдавливания свай позволяла бурить лидирующие скважины до уровня подземных вод и вдавливание трубчатых свай диаметром 325 мм. Вдавливание осуществлялось секциями длиной 6 м. Секции наращивались с помощью электросварки по мере погружения; свай. Всего было задавлено 920 свай длиной 18-20 м. В верхнюю часть свай устанавливали арматурные каркасы длиной 2 м, полость свай заполняли бетонной смесью и бетонировали железобетонный ростверк в виде обоймы.

9. Свайные работы

Свайные работы включают следующие технологические процессы: погружение свай и свай-оболочек, изготовление набивных свай, бурение скважин, срезку свай, пробную забивку и производственные испытания свай, устройство ростверка. Шпунтовые ограждения устраивают в виде сплошных рядов шпунта или труб различного диаметра для защиты котлованов и траншей от грунтовых вод, организации противофильтрационных завес и перемычек в строительстве гидротехнических и других сооружений. Основным работам по устройству свайных фундаментов предшествуют подготовительные: завоз и складирование свай, свай-оболочек и шпунта; разбивка осей свайного поля и мест погружения свай; проверка состояния элементов и узлов сборки составных свай.

В процессе подготовки производства должны быть определены нормокомплекты машин (установки для забивки свай), механизмов, технологической оснастки, типы копрового и сваебойного оборудования, установлены технически и технологически целесообразные характеристики бурильных станков и бетонирующих агрегатов, сваепогружающих молотов и погружателей.

Работы по устройству свайных фундаментов осуществляются в следующей последовательности: планировка площадки; разбивка осей здания и рядов свай, пробная забивка свай и испытание их динамической и статической нагрузкой; погружение свай; сдача и приемка погруженных свай; срубка голов свай и подготовка их под ростверк; устройство ростверка; сдача и приемка ростверка.

Свайные работы выполняют при устройстве свайных фундаментов зданий и сооружений жилищного, промышленного, сельскохозяйственного и транспортного строительства, а также подпорных стен, шпунтовых ограждений, противофильтрационных завес, опор мостов, подземных сооружений. Свайные работы характеризуется высоким уровнем индустриальности и представляют собой совокупность комплексно-механизированных технологических процессов. Устройство свайных фундаментов позволяет значительно снизить трудоемкость работ нулевого цикла, сократить продолжительность строительства объектов, повысить качество работ.

Так, например, в слабых грунтах при замене ленточных фундаментов свайными можно уменьшить объем земляных работ на 70 - 85 % или полностью исключить их, сократить расход бетона на 25 - 40 % повысить надежность эксплуатации сооружений за счет уменьшения осадок основания.

В сложных грунтовых условиях (слабые водонасыщенные грунты, высокий уровень грунтовых вод, мерзлые пучинистые грунты, фундаменты глубокого заложения в стесненных условиях и др.) устройство свайных фундаментов - часто единственное целесообразное решение выполнения работ нулевого цикла, на долю которого приходится около 15 % трудовых затрат и до 40 % общей продолжительности строительства объектов.

В настоящее время в строительстве получили массовое применение забивные железобетонные сваи. Работы по их устройству составляют 90 % всего объема свайных работ: на другие типы свай, в том числе набивные сваи, приходится всего 10 %, хотя в ряде случаев они эффективнее забивных. Известно, что применение забивных железобетонных свай в плотных грунтах приводит к тому, что они не добиваются до проектных отметок или разрушаются в процессе забивки. Это приводит к перерасходу материала, недоиспользованию несущей способности и снижению эффективности применения свай.

При всем многообразии конструктивных решений свайных фундаментов важнейшее значение имеет правильный выбор типа свай с учетом инженерно-геологических и климатических условий строительства, конструктивных особенностей сооружений, величины и направления действующих нагрузок и других факторов, определяющих технологию свайных работ. Необходимо учитывать также всю сумму взаимосвязанных факторов строительного производства: изменяющиеся климатические и грунтовые условия; разнообразие видов свайных фундаментов и типов конструкций свай; широкую номенклатуру сваепогружающих машин; оптимальную технологию и организацию выполнения работ.

Способы (методы) погружения свай в грунт

Различают следующие типы свай по способу их устройства на мерзлых и вечномерзлых грунтах:

буроопускные - погружаемые под действием собственной силы тяжести в предварительно пробуренные скважины, диаметр которых больше поперечного сечения свай (эти сваи получили распространение в жилищном строительстве Норильска и Якутска при выполнении фундаментов в твердомерзлых грунтах);

бурозабивные - погружаемые забивкой или вибрацией в ли-дерную скважину, имеющую диаметр меньше, чем поперечный размер сваи (опыт их использования накоплен в Воркуте, Магадане, Норильске при строительстве на пластично-мерзлых грунтах);

забивные - погружаемые с помощью молотов или вибрированием непосредственно в мерзлый грунт (такие сваи можно применять только в пластично-мерзлых грунтах без крупнообломочных включений при производстве работ в летнее и осеннее время, когда поверхностный слой грунта не в твердомерзлом состоянии, возможность их погружения выясняется на основании забивки пробных свай); забивные сваи в твердомерзлых грунтах практически не устраиваются из-за невозможности их погружения;

опускные - погружаемые под действием собственной массы в предварительно оттаянный грунт (сваи этого типа применяются в твердомерзлых грунтах и особенно широко в Якутске);

бурообсадные - полые круглые сваи-оболочки с ножевым кольцом, погружаемые путем разбуривания забоя через полость свай и периодической забивкой (рекомендуются к применению при чередовании слоев талого и мерзлого грунта, а также при наличии грунтовых вод); полость сваи заполняется грунтом или бетоном;

буронабивные сваи - устраиваемые посредством укладки бетона в предварительно пробуренную скважину с установленным в ней арматурным каркасом (такие сваи применяются в Норильске при строительстве по принципу I, когда верхний слой грунта - талый; применение таких свай в вечномерзлых грунтах опробовано в Норильске и Якутске).

Выбор того или иного способа погружения свай в вечномерзлые грунты диктуется технико-экономическими обоснованиями с учетом технологических достоинств и недостатков выполнения работ.

Контроль качества погружения (забивки) свай

Контроль качества работ по устройству свайного фундамента ведется пооперационно с оформлением актов подготовки котлована, подъездных путей, геодезической разбивки, погружения свай, устройства ростверка.

Основным требованием к качеству погружения сваи является достижение ею заданной несущей способности. Допустимая нагрузка на сваю зависит от глубины, точности и технологии ее погружения, а также от грунтовых условий. Наиболее достоверное значение несущей способности свай дает(опытная забивка свай, пробная забивка свай) их статическое испытание, однако оно трудоемко и длительно. Поэтому в процессе производства работ применяется менее точный, но простой и удобный в исполнении динамический метод испытания свай, сущность которого основана на корреляции зависимости сопротивления сваи и отказа.

Отказом сваи называется глубина погружения сваи в грунт от одного удара молота, определяемая как среднее арифметическое значение величины глубины погружения сваи от определенного числа ударов (залога). Число ударов в залоге для молотов подвесных и одиночного действия принимают равным 10 (для молотов двойного действия и вибропогружателей принимают число ударов или работу механизма в течение 2 мин). Этот фактический отказ сравнивается с расчетным (проектным), который устанавливают проектировщики исходя из инженерно-геологических условий, с целью контроля несущей способности сваи. Отказ замеряется в конце погружения сваи с точностью до 1 мм не менее чем от трех последовательных залогов. Свая, не давшая расчетного (проектного) отказа, должна быть подвергнута контрольной добивке после отдыха и засасывания ее в грунте в течение 6 суток - для глинистых и разнородных грунтов, 10 суток для водонасыщенных мелких и пылеватых песков. 20 суток для мягко- и текучепластичных глинистых грунтов. Сваи, давшие ложный отказ, или сваи, не забитые на 10 - 15 % длины, следует подвергнуть обследованию с целью устранения причин, затрудняющих забивку. В случае; если отказ при контрольной добивке превышает расчетный, проектная организация должна провести контрольные испытания свай статической нагрузкой и откорректировать проект свайного фундамента или его часть.

Погружение свай может производиться как до проектного отказа, так и до проектной отметки (устанавливается проектом). Последнее возможно только в тех случаях, когда под острием сваи залегают слабые грунты и несущая способность сваи не превышает 200 кН.

Выбор способа, типа машин (копров) и оборудования для сваебойных работ

Выбор способа погружения свай зависит от грунтовых условий, конструкции, длины и массы сваи.

Наиболее распространенным способом является ударное погружение свай с помощью падающих механически^ и дизель-молотов, реже паровоздушных молотов. Ударный способ рационален для погружения цельных и составных железобетонных свай сечением 0,2х 0,2 - 0,4х 0,4 м, длиной до 30 м в любых грунтах.

Вибропогружение эффективно при наличии рыхлых песчаных грунтов и супесчаных водонасыщенных грунтов; вибровдавливание рекомендуется при погружении в мягкопластичные, текучепластичные и текучие суглинки и глины; применение вдавливания статической нагрузкой ограничивается глинистыми грунтами текучей консистенции. В ряде случаев применяют свайные погружатели комбинированного действия, например вибромолоты, в которых используется ударная сила молота и действие вибропогружателя, или установки статического вдавливания в сочетании с вибропогружателями.

Широко распространенная ударно-вибрационная технология погружения имеет ряд недостатков: необходимость усиленного армирования свай; значительное влияние ударных и вибрационных нагрузок на рабочие органы машины, близкостоящие здания; нарушение структуры грунта и неравномерность осадок фундаментов; высокий уровень шума и вибраций при забивке свай.

Поэтому в настоящее время продолжается поиск новых, более прогрессивных и эффективных технологий устройства свайных фундаментов и способов погружения свай с использованием предварительного бурения лидерных скважин, и методом вдавливания и завинчивания свай.

Выбор молота для забивки свай и свай-оболочек производят исходя из предусмотренной проектом несущей способности сваи (сваи-оболочки), ее массы и плотности грунта. Ориентировочно масса ударной части молота должна быть при длине сваи более 12 м не меньше массы сваи, при длине до 12 м - не менее 1,5 и 1,25 ее массы (если забивка ведется соответственно в плотных и связных грунтах). Можно также пользоваться указаниями СНиПа, в которых соотношение массы молота и железобетонной сваи к расчетной энергии удара рекомендуется принимать: не менее 3 - для подвесных молотов, не менее 5 - для штанговых дизель-молотов и не менее 6 - для трубчатых дизель-молотов и молотов двойного действия. Молоты двойного действия используют для забивки и извлечения легких трубчатых металлических свай и стального шпунта.

Сваи забивают в строго определенной технологической последовательности. Последовательно-рядовая схема забивки применяется в несвязных грунтах; в глинах и суглинках она приводит к неравномерным осадкам грунта, отклонению свай от проектного положения. Концентрическая схема забивки от краев свайного поля к центру характеризуется сильным уплотнением грунта в центральной зоне и выпиранием свай, поэтому ее следует применять в слабых, водонасыщенных грунтах. Концентрическая забивка от центра свайного поля к краям рекомендуется в слабосжимаемых грунтах, при других схемах сваи в процессе забивки могут отклоняться из-за неравномерного уплотнения и обжатия грунта. При секционной схеме забивки, применяемой в связных грунтах, забивают сначала сваи в граничных рядах секций, а затем ведут последовательно-рядовую забивку в пределах секций. Такая схема забивки позволяет равномерно распределить ^нагрузку на грунт по всей площади свайного поля. Необходимой точности погружения свай в плане и по высоте можно добиться за счет такой организации работ и применения оптимальных проходок копровых агрегатов, при которых отклонения свай будут минимальными. Так, например, повторная добивка свай, использование секционной схемы забивки и применение наклонных свай позволяют устранить выпирание последних и отклонение их от проектного положения.

При устройстве свайных фундаментов в виде кустов свай или свайного поля в котловане вытянутой формы шириной до 18 м целесообразно использовать мостовую копровую установку конструкции ЦНИИОМТП с координатно-шаговым механизмом, имеющим программное управление.

Универсальные самоходные копры типа СП-69, смонтированные на платформе башенных кранов, обеспечивают забивку железобетонных свай длиной до 25 м.

Установка на базе крана для работ нулевого цикла может быть применена не только для забивки свай, но и для монтажа сборных элементов ростверка.

Погружение свай забивкой

В ППР свайных работ включаются технологические карты, исполнительные схемы, графики, технологические схемы погружения свай, излагается технология погружения свай и устройства ростверков.

Забивку свай выполняют в соответствии с исполнительной схемой свайного поля по рабочим чертежам проекта, содержащим данные о длине свай, их сечении, глубине погружения, величине отказа, направлениях перемещения копра, с соблюдением технологии забивки свай

Данные о погружении свай необходимо записывать в "Журнал забивки свай") В состав основных работ входят: перемещение копра или копровой установки к месту погружения сваи; строповка и подтягивание сваи к копру; установка сваи на точку погружения и выверка правильности ее положения; закрепление на свае наголовника; установка погружателя и расстроповка сваи; погружение сваи с выверкой ее положения; снятие погружателя и наголовника; срубка недопогруженной части сваи или забивка дублирующей сваи.

Виды свай и свайных фундаментов

Различают сваи забивные, или заводского изготовления, и набивные, которые устраивают непосредственно на строительной площадке в полостях пробуренных скважин заданного диаметра. Сваи-стойки, прорезая слои слабых грунтов, передают нагрузку своим острием на глубоко расположенный прочный грунт, а висячие сваи воспринимают ее преимущественно боковой поверхностью за счет сил трения по всей высоте сваи. Практически чаще всего имеет место сочетание этих двух состояний работы сваи. В соответствии с направлением погружения конструкций в грунт различают сваи вертикальные и наклонные. Анкерные и корневидные сваи применяют в тех случаях, когда фундамент предназначается для восприятия значительных горизонтальных и выдергивающих усилий.

Расположение свай в плане может быть: одиночным - под отдельно стоящие опоры; ленточным в несколько рядов - под стены зданий; кустовым - под тяжелые колонны и опоры; в виде сплошного свайного поля - под специальные высотные сооружения (дымовые трубы, доменные печи и т. п.).

Из забивных свай наиболее ударостойкими являются железобетонные предварительно напряженные сваи, верхняя часть которых дополнительно армируется или усиливается ударопрочным фибробетонным оголовком. Известно, что в процессе забивки свай в них возникают не только сжимающие, но и значительные растягивающие усилия, которые воспринимает стержневая, проволочная или прядевая арматура. Для изготовления свай используют бетон не ниже М 200, для предварительно напряженных - бетон М 300, М 400.

При возведении фундаментов в слабых, неустойчивых, водонасыщенных грунтах находят применение следующие виды железобетонных свай: с уширениями по стволу; полые круглого сечения; призматические и пирамидальные. Последние, благодаря развитым наклонным поверхностям могут воспринимать большие, нагрузки по сравнению с призматическими при меньшем расходе материала. Ромбовидные сваи сплошного сечения рекомендуются на пучинистых грунтах.

Представляют интерес также сваи с инвентарной многократно используемой арматурой и составные многосекционные, которые стыкуются между собой сваркой закладных деталей, болтовым соединением металлических фланцев или замковыми устройствами специальной конструкции. В качестве анкерных инвентарных устройств широко распространены винтовые сваи металлические или комбинированные с использованием железобетона и пластмассы. Винтовой наконечник имеет диаметр лопасти, превышающий диаметр сваи, благодаря чему такие сваи хорошо воспринимают как вдавливающие, так и выдергивающие нагрузки.

Массовому внедрению забивных свай способствовало быстрое освоение серийного производства высокопроизводительного копрового и сваебойного оборудования (для коротких свай длиной до 8 м, длинных 16 - 20 м и составных), которое позволило прорезать толщу слабых грунтов и опирать сваи на прочные коренные породы.

Опыт применения свайных фундаментов показал, что весьма эффективной является конструкция свая-колонна, позволяющая полностью исключить работы по устройству ростверков, а также связанные с этим земляные работы. Использование свай-колонн при строительстве сельскохозяйственных объектов позволяет уменьшить стоимость работ нулевого цикла и сократить продолжительность строительства.

В особых условиях строительства, при возведении фундаментов глубокого заложения, применяют стальные сваи, которые изготовляют из прокатных профилей или труб длиной 20 - 30 м, а также трубобетонные стальные полые трубы, заполненные бетоном.

Шпунтовые сваи (деревянные, стальные и железобетонные) используют при устройстве сплошного ограждения, подпорных стен, временного ограждения котлованов и траншей. Металлический шпунт промышленного сортамента изготовляется различного профиля и может быть применен многократно.

Ростверк - конструкция, которая объединяет сваи и служит для равномерной передачи нагрузки сооружения на них и на грунтовое основание. Различают сборные, сборно-монолитные и монолитные высокие и низкие ростверки. При безростверковых свайных фундаментах для крупнопанельных зданий до двенадцати этажей вместо ростверков применяют сборные железобетонные оголовки, которые насаживают на головы свай и замоноличивают бетоном М 200. Устройство монолитных ростверков свяла но с выполнением трудоемких опалубочных, арматурных и бетонных работ, которые отсутствуют при сборном варианте. Наиболее экономичны предварительно напряженные железобетонные ростверки.

Список использованной литературы

1. А.В. Пилягин "Проектирование оснований и фундаментов зданий и сооружений"

2. Симагин В.Г "Основания и фундаменты проектирование и устройство."

3. Берлинов М.В., Ягупов Б.А "Расчет оснований и фундаментов"

4. Л. Бреннеке "Устройство оснований и фундаментов"

5. "Основания, фундаменты и механика грунтов" - БСЭ

6. http://kpok-beta.narod.ru

7. http://www.rosteplo.ru

Размещено на Allbest.ru

...