Лекція 13
Тема 7. Пальові роботи
7.1. Загальна частина
У залежності від призначення розрізняють палі несучі і шпунтові. Несучі палі передають навантаження на ґрунт від споруджуваних будинків або споруд, шпунтові застосовуються для влаштування огороджень від ґрунтової чи відкритої води (шпунтові ряди).
Несучі палі поділяються на висячі і палі-стійки. Висячі палі зміцнюють і ущільнюють ґрунти підстави, вони витримують навантаження від спорудження за рахунок їхнього тертя по ґрунті. Палі-стійки спираються на щільні материкові породи і працюють як колони.
По розташуванню в плані палі можуть бути: одиночні, рядові, кущові і пальові поля - група кущових паль.
У будівництві застосовують палі, що занурюються, які виготовляються на заводі й опускаються в ґрунт у готовому виді, і набивні, котрі влаштовуються безпосередньо в ґрунті. Палі, що занурюються, можуть бути вертикальними, похилими і козловими (парної похилої палі), тільки вертикальними.
Найбільш часто застосовуються палі з залізобетону і бетону, рідше дерев'яні, металеві і комбіновані (сполучення різних матеріалів). Перетини паль дуже різні: циліндричні, пустотілі циліндричні, квадратні, прямокутні, призматичні пустотілі, широколопастні й ін.
Навантаження від будинку на палі передаються через монолітний чи збірний ростверк. Збірний ростверк застосовується рідше, тому що вимагає більш точного забивання паль по горизонталі і вертикалі.
При влаштуванні пальових фундаментів будь-якого типу роботи виконуються в наступній послідовності: планування площадки; розбивка осей будинку і пальових рядів; влаштування спробних паль і іспит їх динамічним навантаженням; влаштування основних паль зі здачею їх по акті; зрізання і приймання голів паль; влаштування ростверку і здача його по акті.
7.2. Палі, що занурюються
Палі занурюються в ґрунт такими способами: забиванням, віброзануренням, статичним і вібровдавлюванням, загвинчуванням, підмивом, електроосмосом і комбінованим способом. Раціональність застосування того чи іншого способу занурення паль визначається місцевими і ґрунтовими умовами і може бути орієнтовно визначена по табл. 6.1.
Забивання паль. Близько 80% паль, що занурюються в ґрунт, забивається молотами одиночної, подвійної дії і дизель-молотами.
Таблиця 6.1
Спосіб занурення |
Глинисті ґрунти з коефіцієнтом консистенції В, менш
|
Піщані ґрунти середньої щільності |
Забивання молотами і дизель-молотами Вібропогруження Статичне вдавлення Вібровдавлення Загвинчування Підмив Електроосмос
|
0,3 - 0.4
0,6 0,3 0,4 - 0.6 0.3 - 0,6 - 1
|
Дрібні і середньої крупності
Слабкі водонасичені - Пилуваті слабкі водонасичені Пилуваті, дрібні і середньої крупності Середні дрібнозернисті водонасичені - |
Примітка. Коефіцієнт консистенції показує стан глинистого ґрунту по вологості: чи близький він до твердого чи текучого стану.
Тип молота вибирається по енергії удару. Необхідна для занурення палі енергія удару Е в залежності від опору ґрунту може бути визначена по емпіричній формулі
Е = 25Р,
де Р - розрахункова несуча здатність палі, т.
Обраний тип молота перевіряється за коефіцієнтом застосовності КЕ. Для палі даної ваги (табл. 6.2).
КЕ =(G + q)/ ЕП
де G - повна вага молота, кг;,
q - вага палі з наголовником, кг;
Еп - паспортна енергія удару даного молота, кгм.
Т а б л и ця 6.2
Тип молота
|
Матеріал палі
|
||
Дерево
|
Сталь
|
Залізобетон
|
|
Одиночної дії і штангові дизель-молоти Подвійної дії і трубчасті дизель-молоти
|
3,5 5,9
|
4.0 5,5
|
5,0 6,0
|
Забиваються палі копровими установками, що складаються з копра і палебійного устаткування.
У будівництві найбільш поширені мобільні копрові установки. Освоєно випуск універсального агрегату С-878 у виді начіпного палебійного устаткування з ударним робочим органом на трубовкладачі. Цей агрегат дозволяє підсувати і встановлювати палю без додаткового крана і забивати похилі палі.
Несуча здатність палі визначається величиною відмовлення, тобто зануренням палі від одного удару молота. У виробничих умовах відмовлення визначається як середнє від розподілу величини занурення палі від застави (5-10 послідовних ударів молота) на кількість ударів у заставі. При забиванні паль будівельники керуються контрольним відмовленням, що призначається автором проекту пальового фундаменту.
На початку забивання паль відраховується кількість ударів або час роботи молота на кожен метр занурення палі. Наприкінці забивання, коли відмовлення близьке до контрольного, забивання молотами одиночної дії виробляється заставами по 10 ударів у кожнім, занурення виміряється після кожної застави. При забиванні паль молотами подвійної дії замірюється занурення за 1 хв. Контрольне відмовлення замірюється протягом не менш чим трьох послідовних застав.
Паля, що не дала розрахункового відмовлення, повинна піддаватися контрольному забиванню після «відпочинку» палі в ґрунті. «Відпочинок» збільшує опір палі, особливо в глинистих ґрунтах. У випадку, якщо відмовлення при контрольному забиванні перевищує розрахункову величину, проектна організація встановлює необхідність іспиту паль статичним навантаженням.
Вібропогруження паль. Палі-оболонки і шпунти можуть занурюватися в ґрунт за допомогою вібрації. При відповідному режимі вібрації зменшуються сили тертя між частками ґрунту, що сприяє зануренню палі під дією власної ваги.
Спосіб вибропогруження застосовується в основному при зануренні елементів типу пластинки з малою площею поперечного перерізу і сильно розвинутою бічною поверхнею (шпунт, тонка оболонка з відкритим нижнім кінцем). При зануренні об'ємних тіл (палі суцільного перетину, оболонки з закритим низом), що вимагають не тільки зменшення опору ґрунту на бічній поверхні, але і витиснення його в обсязі тіла, що занурюється, вібропогруження ефективно тільки в слабких ґрунтах.
Палі занурюються за допомогою вібропогружателів, що створюють вертикально спрямовану силу, копра і монтажного крана. Для занурення паль невеликої ваги і довжини застосовуються високочастотні вібропогружателі (частота вібрації 2000 - 2500 кіл/хв, амплітуда 2 - 2,5 мм) для занурення важких залізобетонних паль і металевих оболонок великої довжини - низькочастотні (400 - 600 кіл/хв, з амплітудою 10 –20 мм).
Вібропогружувач з жорстко приєднаною до корпуса палею підвішуються до гака крана, вантажопідйомність якого приймається в 1,5 рази більше вантажу, що піднімається. Заданий напрямок палі забезпечується напрямними копра.
Ефективність дії вібрації різко знижується зі збільшенням глибини і нерідко обмежується 8 - 10 м.
При великій глибині занурення доцільно робити методом гідровібрування (вібрацією з підмивом).
Рис. 6.1. Вібровдавлювання паль:
а - схема занурення палі вібровдавлювальним агрегатом ВВПС-20/11; б - схема пристрою лідируючої свердловини; 1 - передня рама; 2 - задня рама; 3 - стріла; 4 -вібропогружатель; 5 - бак з водою; 6 - поршневий насос; 7 - живильна трубка діаметром 25 мм, 8 – наголовник; 9 – відбивач грунту; 10 – труба.