4.4.6. Выбор механизма для погружения и определение проектного отказа сваи:

Методика выбора механизмов для погружения свай и необходимые справочные данные содержатся в литературе /13, 15, 16/.

Для принятого типа свай необходимо выбрать молот или вибропогружатель, определить проектный отказ висячих свай. Сваи-стойки погружаются до заданной глубины. Эти сведения приводятся в примечании к графической части проекта.

Применение того или иного способа погружения свай зависит от вида грунтов. Так, ударный метод пригоден при любых грунтах, но наиболее эффективен при относительно плотных и маловлажных глинистых и песчаных грунтах. Вибропогружение эффективно при наличии рыхлых песчаных и водонасыщенных супесчаных грунтов; вибровдавливание в лидерные скважины рекомендуется при погружении в мягкопластичные, текучепластичные и текучие суглинки и глины. Молот подбирается, исходя из расчетной нагрузки, допускаемой на сваю F_v, по минимальной энергии удара и коэффициенту применимости по п.8.8 /13/ (см. п.8.5.2. /15/). В первом приближении выбрать дизель-молот или молот одиночного действия можно по отношению массы его ударной части к массе сваи, которое для свай длиной до 12 м должно быть не менее 1, 5 при плотных грунтах, 1,25 – при грунтах средней плотности и 1 – при слабых водонасыщенных грунтах.

Тип вибропогружателя побирается, исходя из расчетной несущей способности сваи F_d и отношения K_o/G_b (где K_o – статический момент дебалансов; G_b – суммарная масса сваи, наголовника и вибропогружателя) – см. п.8.23 /13/.

Проектный отказ S_a, м (величина осадки сваи от одного удара молота в конце забивки или при работе вибропогружателя в течении 1 минуты) определяется по формуле Н.М. Герсеванова (см. п.5.7 СНиП /10/):

где А – площадь поперечного сечения ствола сваи (независимо от наличия или отсутствия у сваи острия), м²;

Е_d – расчетная энергия удара молота, кДж, принимаемая по таблице 12 СНиП /10/ или расчетная энергия вибропогружателя – по таблице 13 /10/;

n – коэффициент, принимаемый по таблице 10 СНиП /10/ в зависимости от материала сваи, кН/м²;

γ_g – коэффициент надежности по грунту, принимаемый в курсовом проекте, равным 1,4;

М – коэффициент, принимаемый при забивке свай молотами ударного действия равным 1, а при вибропогружении свай по таблице 11 СНиП /10/ в зависимости от вида грунта под их нижним концом;

m₁ – масса молота или вибропогружателя, т;

m₂ – масса сваи и наголовника, т;

m₃ – масса подбабка (при вибропогружении свай m₃ = 0), т;

ε – коэффициент восстановления удара, принимаемый при забивке железобетонных свай ε² = 0,2, а при вибропогружении ε² = 0.

Если проектный отказ сваи S_a < 0,002 м, то в проекте следует предусмотреть для погружения свай применение молота с большей энергией удара, при котором S_a ≥ 0,002 м.

Пример 5: Подобрать дизель-молот и определить проектный отказ при несущей способности свай и грунтовых условиях примера № 4.

Решение: Свая прорезывает супесь пластичную, суглинок тугопластичный и погружается в песок средней крупности и плотности водонасыщенный. Расчетная нагрузка, допускаемая на сваю, F_v = 509 кН. В первом приближении принимаем, что масса ударной части дизель-молота должна быть равна массе сваи, т.е. 2,25 т.

Определяем необходимую минимальную энергию удара по формуле (18) /13/ (см. формулу 8.21 /16/):

Е = 1,75аF_v = 1,75 × 25 × 509 = 22268 Дж = 22,3 кДж.

Подбираем трубчатый дизель-молот с воздушным охлаждением С-839 (технические данные см. таблицу 8.31 /16/).

Расчетное значение энергии удара по формуле (19) /13/:

Е_d = 0,9G_n^/h_m = 0,9 × 18 × 2,8 = 45,4 кДж,

здесь G_n^/ - вес ударной части молота, кН;

h_m – фактическая высота падения ударной части молота, м.

Проверяем условие (19) /13/ (см. формулу 8.22 /16/)

здесь G_b – суммарный вес сваи и наголовника (принимаем массу наголовника m₃ = 0,1m сваи).

По коэффициенту применимости молот подходит.

Определяем проектный отказ по формуле 4.20.

При использовании молота с меньшей массой ударной части, например, С-995 проектный отказ S_a = 4 мм.

Пример 6: Для сваи С-6-30 (см. приложение1) при глубине заложения ростверка и инженерно-геологических условиях примера № 5 подобрать вибропогружатель и определить проектный отказ.

Решение: Свая сечением (30 × 30) см, длиной 6 м, массой 1,38 т, несущая способность по сопротивлению грунта основания F_d = 270 кН (определена по формуле (8) СНиП /10/. По формуле (21) /13/ вычисляем необходимую вынуждающую силу вибропогружателя:

Р_b = 1,4 F_d – 3G_b/k_δ = 1,4 × 270 – 3 × 37,2/5,37 = 357 кН,

где G_b = 13,8 + 1,4 + 22 = 37,2 кН – вес вибросистемы, включающей сваю, наголовник и вибропогружатель;

коэффициент снижения бокового сопротивления грунта во время погружения, принимаемый по таблицеп.8.23 /13/ с учетом примечаний к ней.

По величине необходимой возмущающей силы Р_b = 357 кН подбираем вибропогружатель ВП-3М массой 7,5 т, с возмущающей силой 442 кН и статическим моментом дебалансов K_o = 26300 кНсм.

Проверяем условие (22) /13/:

K_o = 26300 кНсм > G_b × А_о = 90,2 × 1,1 = 99,2 кНсм,

здесь А_о = 1,1 см - амплитуда колебаний при отсутствии сопротивлений, принимаемая по таблице 53 /13/ (табл.8.34 /16/).

Проектный отказ по формуле (4.20) равен: