6. Способы погружения свай. Технология погружения забивных свай

Свайные фундаменты состоят из рядов или групп свай. По верху их часто объ­единяют ростверком — монолитной или сборно-монолитной плитой. Расположе­ние свай в фундаменте зависит от харак­тера опорных конструкций зданий и со­оружений. Схема размещения свай в один или несколько параллельных рядов применяется для ленточных фундамен­тов; кустовая схема в виде группы свай, сосредоточенных на малой площади, — для отдельных опор, устоев мостов, ко­лонн и т. п. Свайные поля, состоящие из многих рядов с большим числом свай, устраивают для фундаментных плит под всей площадью сооружений.

Деревянные сваи (рис. V.3, а) делают из прямых бревен диаметром 18...30 см.

Эти сваи можно наращивать по длине, а также собирать в пакеты по три или четыре бревна; стыки при этом разме­щают вразбежку. Шпунтовые сваи (рис. V.3, б) делают из брусьев или досок. Продольный замок — шпунт — направ­ляет сваи при забивке ряда и повышает водонепроницаемость стенки.

Железобетонные сваи (рис. V.3, д, е, ж) бывают сплошные — квадратного и прямоугольного сечения, пирамидаль­ные — прямоугольного сечения, полые — с инъекторной трубой, или кольцеобраз­ного сечения, и шпунтовые — различных сечений, зависящих от типа сопряжения шпунтин.

Стальные сваи в виде труб применяют для устройства сталебетонных, а также винтовых стальных (рис. V.3, и) и комби­нированных свай, состоящих из разных материалов (например, ствол сваи желе­зобетонный, а винтовой наконечник стальной).

Стальные шпунтовые сваи специальных прокатных профилей изготовляют с зам­ками на продольных кромках, обеспечи­вающими хорошее уплотнение примыка­ний в шпунтовых рядах и перемычках (рис. V.3, к, л, м).

Винтовые сваи {рис. V.3, и) изготов­ляют комбинированными: нижнюю часть (конический наконечник и винтовые ло­пасти в один виток) — из стали, верхнюю часть (стержень) — из железобетона или стальной трубы. Уширение нижней части винтовых свай лопастями значительно увеличивает их несущую способность и сопротивление выдергиванию, вследст­вие чего их можно успешно применять в анкерных фундаментах, воспринимаю­щих выдергивающие усилия.

Сваи погружают в грунт специальной передвижной установкой, смонтирован­ной на автомобиле повышенной проходи­мости, что позволяет выполнять работы на трассах электропередач, в трудно­проходимых местах и др. Крутящий мо­мент передается на завинчиваемую сваю от автомобильного двигателя через спе­циальную трансмиссию. Погружение винтовых свай происходит без ударов и вибрации и не влияет на рас­положенные поблизости конструкции и подземные трубопроводы.

Все технологические приемы устройст­ва свайных фундаментов можно свести к трем основным способам: забивке свай; безударному погружению (подмыв, за­винчивание и вдавливание свай) и набив­ке в проектном положении.

Забивка свай включает следующие процессы: подготовку площадки, рас­чистку свайного поля или полосы, уст­ройство подмостей и путей для переме­щения сваебойных установок; установку обносок, разбивку свайных полей и ря­дов, разметку отдельных свай в рядах; передвижку копров или копровых уста­новок в очередную рабочую позицию; подтягивание, подъем и установку свай в исходное положение; погружение свай.

Первые два процесса выполняют обыч­но сразу для всего объема свайных работ. Разбивочные оси и положение свай после надлежащей проверки закрепляют на местности. Последние три процесса по­вторяются при забивке каждой сваи. После забивки верх деревянных свай срезают под заданную отметку, верх железобе­тонных свай срубывают отбойным молот­ком или срезают (гидроразрушителем либо огневым способом с помощью газо­вых горелок). Отметку срезки свай выби­рают так, чтобы обнажившуюся армату­ру свай можно было отогнуть и сварить с арматурой ростверка.

Сваи забивают копрами или копровы­ми установками, смонтированными на са­моходных кранах либо экскаваторах.

Подтягивать сваи к копровой установ­ке можно с расстояния не более 5 м, пропуская тяговый трос через нижний отводной блок.

Схема перемещения коп­ровой установки от сваи к свае зависит от их размещения и свойств грунтов. В несвязных грунтах применяют рядовую схему, забивая сваи последовательно в каждом ряду, в связ­ных грунтах — секционную, при которой свайное поле разбивают на участки (сек­ции) и забивают сваи сначала в крайних рядах секции, пропуская средние, а за­тем в средних рядах. При кустовом раз­мещении свай и в слабосжимаемых грунтах применяют спиральную схему, двигаясь от периметра к центру. При этом уплотнение грунта ранее забитыми сваями возрастает также к центру, что улучшает условия работы средних свай. Но если расстояние между центрами свай менее пяти диаметров (сторон поперечно­го сечения) сваи, то в середине свайного поля грунт может уплотниться настоль­ко, что забивка центральных свай ока­жется невозможной. В таких условиях применяют порядок забивки от центра к периметру.

В новой позиции копер центруют по ,оси забиваемой сваи. Для забивки обыч­ных свай выверяют вертикальность стрел в двух плоскостях, а для забивки наклон­ных свай устанавливают заданные углы наклона стрел. После этого копер закреп­ляют специальными натяжными скобами или аутригерами, поднимают молот по стрелам и закрепляют в верхнем положе­нии. С помощью троса и выносных бло­ков подтягивают очередную сваю, под­нимают и устанавливают ее на пересечении разбивочных осей, затем разворачи­вают вокруг продольной оси в заданное положение. Верхним концом сваю подво­дят под наголовник и опускают молот.

На сваях для контроля глубины по­гружения делают разметку по длине, на­чиная от нижнего конца. Первые риски наносят через 1 м, затем через 0,5 м, а в верхней части — через 0,1 м. Против рисок записывают длину сваи от ее ниж­него конца.

Установленную на точку сваю допол­нительно закрепляют с помощью ползу­на в стрелах копровой установки. Такое закрепление особенно важно, когда сваи забивают в наклонном положении.

Первые удары по свае наносят с малой высоты — до 0,5 м, пока свая не получит правильного направления. Затем силу удара молота постепенно увеличивают до максимальной. От каждого удара свая погружается на определенную величину, которая уменьшается по мере углубле­ния. В дальнейшем наступает момент, когда после каждого удара свая погру­жается на одну и ту же величину, называе­мую отказом. Отказ принято находить как среднюю величину после замера по­гружения от десяти ударов. Серию уда­ров, выполняемых для замера средней величины отказа, называют залогом.

Сваи забивают до достижения расчет­ного отказа, указанного в проекте. В случаях замены в процессе производства работ принятого в проекте молота или свай остаточный отказ сваи определяют по методике, приведенной в СНиПе.

Если средний отказ в трех последова­тельных залогах не превышает расчет­ного, процесс забивки сваи считают за­конченным. Величину залога для опреде­ления отказа свай, погружаемых молота­ми двойного действия и вибропогружате­лями, устанавливают не по числу ударов, а по времени. Принято определять отказ по величине погружения сваи за 1 мин действия молота при заданном давлении пара или воздуха, а для вибропогружа­телей — за 1 мин работы при нормаль­ном напряжении тока в сети. Все измере­ния отказа сваи, ее номер, сведения о ходе погружения и возможных отклоне­ниях от правильного положения, дан­ные об условиях работы молотов и виб­ропогружателей заносят в специальный журнал.

Забивку шпунтовых рядов начинают с маячных свай. По ним устанавливают на болтах парные схват­ки. Шпунтовой ряд забивают с угла от одной маячной сваи к другой, располагая очередную шпунтину между направляю­щими схватками. Сваи выставляют меж­ду схватками скосом вперед по ходу за­бивки ряда. Сваи шпунтового ряда заби­вают до заданной глубины, контролируе­мой по разметке длины шпунтин.

Эффективность погружения свай во многом зависит от выбора сваебойного оборудования.

Вибропогружатели применяют, глав­ным образом, для забивки свай, испыты­вающих небольшое лобовое сопротивле­ние: свай-оболочек, полых свай с откры­тым концом, стального шпунта.

Пользуясь наголовником с фланцевым болтовым соединением или клиновидным замком, вибропогружатель жестко за­крепляют на голове сваи.

Вибропогружение свай вначале должно происходить при неболь­шой скорости опускания вибропогружа­теля, без слабины троса, но и без сильной натяжки. Этим предупреждают возможные отклонения сваи в начальный период погружения, а при забивке стальных шпунтов предотвращают их продольный изгиб. Правильное направление свай обеспечивают специальными кондукто­рами.

С помощью вибропогружателей сталь­ной шпунт при необходимости легко из­влекать из грунта, прикладывая к вибро­погружателю усилие, направленное вверх.

Безударное погружение свай

Существуют три способа безударного погружения свай: подмывом, завинчива­нием и вдавливанием.

Подмыв применяют при любом свае­бойным оборудовании. Сваю подмы­вают у острия, подавая воду по трубам, погружаемым вместе со сваей. Вода, нагнетаемая под большим дав­лением, размывает грунт основания и, выходя на поверхность вдоль сваи, зна­чительно уменьшает трение ее боковой поверхности о грунт. В результате под­мыва свая осаживается под действием собственного веса и веса установленного на ней молота или вибропогружателя. Если свая сама не погружается, ее, не прекращая подмыва, забивают легкими ударами молота или вибрированием. Опустив сваю на определенную глубину, подачу воды прекращают и извлекают трубы, после чего добивают сваю обыч­ным методом — на 1,5...2 м до достиже­ния отказа.

Нужно иметь в виду, что висячие сваи, передающие нагрузку только за счет сил бокового трения о грунт, опускать под­мывом нельзя, так как при этом нару­шается сцепление поверхности сваи с грунтом..

Метод вдавливания свай также без­опасен для окружающих сооружений. Вдавливание выполняют специальными установками, воздействующими на сваю весом и вибрацией одновременно.

Смонтированная на тракторе установ­ка развивает усилие вдавливания до 350 кН и может погрузить за смену 13... ...15 свай длиной до б м. Обслуживают ее четыре человека. В плотных грунтах перед вдавливанием свай легкой буровой установкой пробуривают скважины не­большого диаметра. Такие лидер-скважи­ны облегчают вдавливание свай и обеспе­чивают нужное их направление.