Разработка организационно-технологической схемы возведения фундамента (стр. 2 из 5)
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.
Установка на базе крана для работ нулевого цикла может быть применена не только для забивки свай, но и для монтажа сборных элементов ростверка.
В зимних условиях, в зависимости от глубины промерзания грунта применяются следующие способы погружения свай: если толщина мерзлого слоя не превышает 0,7 м, используют более мощное сваебойное оборудование; при толщине мерзлого слоя более 0,7 м бурят лидирующие скважины, разрыхляют или протаивают грунт в местах расположения свай огневым способом, электропрогревом или паропрогревом и др.
Вечномерзлые грунты в ненарушенном состоянии обладают высокой несущей способностью. Поэтому основная задача при погружении свай - внести в эти грунты как можно меньше разрушений, а в местах, где эти разрушения все же произошли, сваи должны быть как можно быстрее "вморожены" в грунт.
В отличие от обычных условий, свайные работы в условиях вечной мерзлоты целесообразнее выполнять при мерзлом состоянии грунта, поскольку верхний слой грунтов при оттаивании затрудняет использование сваебойных и буровых установок, несмотря на подсыпку в местах расположения механизмов.
Существует два способа погружения свай в вечномерзлые грунты: в оттаянный грунт (рис. а) или в пробуренные скважины. В первом случае грунт в местах погружения свай на захватке можно оттаивать с помощью паровых игл в первой половине рабочей смены, а во второй половине - производить погружение. Как показывает практика, через несколько часов сваи прочно "вмерзают" в грунт скважины. Свая оказывается заделанной в толщу вечномерзлого грунта и приобретает высокую несущую способность.
Метод погружения свай в пробуренные скважины можно выполнять с применением обсадной трубы и без нее. В процессе выполнения работ с обсадной трубой (рис.3б) осуществляют: бурение скважины, установку обсадной трубы и закачивание песчано-глиняного раствора в объеме, необходимом для заполнения зазоров между стенками скважины и сваи после ее погружения; погружение сваи с выжиманием раствора; подъем обсадной трубы. Работы без обсадной трубы (рис.3в) предусматривают: бурение лидирующей скважины диаметром меньше на 1... 2 см диаметра сваи и забивку сваи с отжиманием грунта к стенкам сваи.
Применение лидирующих скважин позволяет повысить точность установки свай, обеспечивает погружение их на проектную глубину, предохраняет сваи от поломок при погружении.
Забивка - основной способ погружения готовых свай. Для забивки свай применяют специальные установки - копры, оборудованные механическими, паровоздушными или дизельными молотами. Механические и паровоздушные молоты в массовом строительстве постепенно заменяются гидравлическими и вибрационными дизель-молотами из-за их высокой производительности и простоты эксплуатации. Выпускавшиеся ранее копры на рельсовом и пневмоходу заменяются копровыми установками на гусеничном ходу из-за их высокой маневренности и проходимости.
Рис. 3 Схемы погружения свай в вечномерзлые грунты: а - в оттаянный грунт; б - в скважину с обсадной трубой; в - забивка в лидирующую скважину; 1 - паровая игла; 2 - свая; 3 - обсадная труба; 4 - песчано-глиняный раствор; 5 - подсыпка; 6 - лидер
Подготовительные работы включают в себя: расчистку и планировку площадки; разбивку положения свай, устройство обносок и путей передвижения копров; доставку и складирование свай, доставку оборудования; оборудование освещения площадки и рабочих мест; пробную забивку, по результатам которой корректируются схемы забивки и проект производства свайных работ.
Кроме специализированных копровых установок для погружения свай используются универсальные машины - экскаваторы, для чего их оборудуют подвешенной мачтой. Благодаря установке направляющей на стандартную крановую стрелу за короткий промежуток времени экскаватор выполняет функции сваебойной машины.
Рис.4 Погружение свай: а - с помощью экскаватора, оборудованного навесной мачтой; б - деревянных; в - железобетонных; г - стальных; д, е, ж - стального шпунта корыто -, зетобразного и плоского профиля.
Для повышения трещиностойкости железобетонные сваи рекомендуется подвергать предварительному напряжению, а перед погружением - пропитывать составами на основе нефтебитума. Металлические сваи и шпунтовые ограждения, погружаемые забивкой, покрывают антикоррозийной обмазкой.
Забивка свай ведется до получения заданного проектом отказа.
Процесс погружения сваи складывается из следующих операций: подтягивание и подъем сваи с одновременным заведением ее головной части в гнездо наголовника в нижней части молота; установка сваи в направляющих в месте забивки; забивка сваи сначала несколькими легкими ударами с последующим увеличением силы ударов до максимальной. При отклонении положения сваи от вертикали более чем на 1 % сваю выправляют подпорками, стяжками и т. п., или извлекают и забивают вновь; передвижение копровой установки и срезание сваи по заданной отметке.
Деревянные сваи срезают пилой, верх железобетонных свай срубают отбойным молотком, арматуру срезают газовой резкой. Обнажившуюся арматуру затем сваривают с арматурой ростверка.
Рис.5 Схемы проходок при погружении свай: а - рядовая; б - секционная; в, г - спиральные
Существуют следующие основные схемы забивки свай (рис.5 Схемы проходок при погружении свай): рядовая, секционная и две спиральных (от краев к середине в обычных условиях, от середины к краям при плотном грунте). Недостатком забивных свай является динамическое воздействие на людей и здания, поэтому были разработаны безударные способы погружения свай
Назначение ростверков - объединение отдельных свай в общий свайный фундамент. Ростверки бывают монолитными и сборно-монолитными различной высоты и формы (рис. 6, табл. 2.1).
Процесс возведения ростверка мало отличается от традиционных схем бетонирования плит. По отметкам срубаются оставшиеся после забивки части свай и оголяется продольная арматура свай. На глубину 0,10...0,15м ниже планировочных отметок снимается грунт и укладывается слой шлака, щебня или песка. Устанавливаются и закрепляются щиты опалубки. Арматура ростверка и свай соединяется. Бетонируются плиты (балки) ростверка; опалубка снимается.
Рис. 6. Схемы устройства ростверков: а - варианты устройства опалубки ростверков рядовых, кустовых свай и свайных полей (план); б - схема сопряжения балки сборного ростверка со сваей
Таблица 2.1. График производства работ при устройстве монолитного ростверка
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.