Постройка свайных фундаментов

 

Постройка свайных фундаментов включает работы, связанные с изготовлением свай, их погружением и устройством плиты ростверка. При сооружении фундаментов с низким ростверком выполняют также котлованные работы.

 

6.1. Погружение свай забивкой

 

Сваи забивают сваебойными молотами, которые навешивают на копры или краны, снабженные направляющими стрелами [6, 9]. Для направленной забивки свай применяют также кондукторы и направляющие каркасы.

 

Сваебойные молоты

 

Простейшим типом является подвесной (механический) молот (рис. 6.1), который представляет собой металлическую отливку массой от 0,25 до 4,0 т и по направляющей стреле сбрасывается на голову сваи с высоты 3–4 м. Подъем молота осуществляется тросом от ручной или механической лебедки. Частота ударов составляет 3–4 в минуту.

Рис. 6.1 Подвесной молот: 1 — трос; 2 — рычаг; 3 — направляющая стрела; 4 — пальцы; 5 — молот; 6 — ползун

 

Подвесные молоты просты по конструкции, безотказны в работе, но их производительность невелика. Их применяют, когда надо забить небольшое число свай на малую глубину.

Паровоздушные молоты приводятся в действие энергией сжатого воздуха или пара.

В паровоздушных молотах одиночного действия, ударной частью которых обычно служит цилиндр (рис. 6.2), энергия сжатого воздуха или пара используется только для подъема ударной части. Поршень молота через шток неподвижно соединен с головой сваи. Энергия удара такого молота создается только весом падающего цилиндра.

Рис. 6.2 Паровоздушный молотодиночного действия: 1 — горловина для выпуска пара; 2 — парораспределительный кран; 3 — крышка цилиндра; 4 — корпус цилиндра; 5 — поршень; 6 — компрессионные кольца; 7 — шток; 8 — отверстие для выхода воздуха и конденсата; 9 — пальцы; 10 — направляющая стрела; 11 — свая

 

Производительность паровоздушных молотов одиночного действия больше, чем у подвесных. Частота их ударов составляет 30–45 в минуту при массе ударной части от 1,8 до 8,0 т с высотой падения до 1,5 м.

В паровоздушных молотах двойного действия (рис. 6.3) ударной частью служит поршень, энергия удара которого создается не только за счет его массы, но и за счет давления на него пара (воздуха) при падении. Переключение подачи сжатого воздуха или пара в рабочие камеры молота осуществляется автоматически золотником. Частота ударов в минуту составляет от 100 до 140 при массе ударной части от 0,6 до 2,25 т.

Рис. 6.3 Паровоздушный молот двойного действия: 1 — корпус; 2 — боек; 3 — шток; 4 — наковальня; 5 — коробка; 6 — захваты

 

Молоты двойного действия работают без направляющей стрелы и могут быть использованы для забивки свай в подводном положении. Применяют их для забивки легких свай и шпунта. Некоторые модели молотов двойного действия используют для выдергивания шпунта.

Для забивки свай широко используют дизель-молоты, которые бывают двух типов — штанговые и трубчатые.

Ударной частью штангового дизель-молота служит массивный цилиндр, скользящий по направляющим штангам (рис. 6.4). В нижней части молота расположен поршневой блок с наголовником, которым молот устанавливается на свае.

 

Рис. 6.4 Штанговый дизель-молот: 1 — цилиндр; 2 — направляющие штанги; 3 — поршень; 4 — наголовник; 5 — рычаг топливного насоса; 6 — кошка для захвата и подъема цилиндра

Молот работает следующим образом. При падении цилиндра на поршень в его полости происходит сжатие воздуха, температура которого резко повышается. Одновременно падающий цилиндр нажимает на рычаг топливного насоса и в камеру сгорания через форсунку впрыскивается горючее. Происходит взрыв, силой которого цилиндр подбрасывается вверх, и рабочий цикл повторяется. В нижнем положении ударная часть наносит удар по наковальне поршневого блока.

Штанговые дизель-молоты изготавливают с массой ударной части от 0,6 до 2,5 т и высотой падения до 2,5 м. Частота ударов 50–60 в минуту.

Более производительны трубчатые дизель-молоты (рис. 6.5), у которых ударной частью служит поршень массой 1,8–5,0 т с рабочим ходом 3,0 м. Принцип его работы такой же, что и штангового молота. Топливо подается автоматически действующим насосом в сферическую выемку пяты, где оно воспламеняется в момент удара выступа поршня.

Рис. 6.5 Трубчатый дизель-молот: 1 — поршень; 2 — цилиндр; 3 — пята; 4 — топливный насос; 5 — выхлопной патрубок

 

Рис. 6.5,а Трубчатый дизель-молот в комплекте совмещен

со шнековым бурением скважин

Преимущество дизель-молотов по сравнению с паровоздушными состоит в том, что для их работы не требуется громоздкое дополнительное оборудование (компрессоры, паровые котлы, паровоздушные шланги).

Гидромолоты приводятся в действие давлением жидкости (масла) и могут быть двух типов — одиночного и двойного действия.

В молотах одиночного действия гидропривод служит только для подъема ударной массы. Частота ударов при этом не превышает 40 в минуту. В молотах двойного действия гидропривод действует не только при подъеме ударной массы, но и образует дополнительную силу удара за счет разгона этой массы при падении. При этом частота ударов на максимальном ходе ударной массы (1,2–1,5 м) составляет 60 в минуту, а на минимальном ходе (до 5 см) — до 240 ударов в минуту.

Гидромолоты имеют либо штанговую, либо трубчатую конструкцию. Более универсальны трубчатые гидромолоты (рис. 6.6), которые могут работать в подводном положении и пригодны для выдергивания шпунта и свай.

Гидромолоты практически безотказны в работе, легко запускаются зимой, не требуют остановки для охлаждения летом, создают меньшую, в сравнении с другими молотами, вибрацию при погружении свай и не загрязняют атмосферу выхлопными газами.

Рис. 6.6 Трубчатый гидромолот: 1 — гидроаккумуляторы; 2 — кожух; 3 — гидрошланг; 4 — гидродвигатель; 5— корпус; 6 — ударная масса;7 — наголовник; 8 — кожух; 9 — свая; 10 — стрела копра; 11 — клещи

Рис. 6.6,а Забивка свай гидромолотом

рядом с существующими фундаментами

Рис. 6.6,б Погружение свай гидромолотом «РОПАТ»

 

 

Рис 6.6,в Цанговое соединение свай друг с другом

 

Характеристики различных типов сваебойных молотов [11] приведены в табл. 6.1.

Тип молота для забивки свай выбирают по его энергии удара. Необходимую энергию удара молота (Дж) для погружения свай с несущей способностью по грунту Fd (кН) определяют по эмпирической формуле

Э = 1,75a Fd, (6.1)
где a — коэффициент, равный 25 Дж/кН.

Выбранный тип молота проверяют по коэффициенту его применимости k м:

(6.2)
где Э м— энергия удара выбранного молота (по его паспорту); Q м — полный вес молота; q c— вес сваи с подбабком и наголовником.

Значения коэффициента применимости молота k мв зависимости от материала свай приведены втабл. 6.2.

При забивке наклонных свай энергия удара молота должна быть увеличена: при наклоне свай 5:1 на 10 %, при наклоне 3:1 — на 25 %.

Для предохранения верхнего конца железобетонных свай от разрушения при забивке их защищают наголовником.

Характеристики молотов для забивки свайТаблица 6.1

Значения коэффициента применимостиТаблица 6.2

 

Копровое оборудование

Копры представляют собой жесткие стержневые конструкции, предназначенные для подъема и установки свай на место погружения, для подвешивания молота и направления свай и молота в процессе погружения. В современном строительстве применяют металлические копры на рельсовом ходу. На рис. 6.7, а представлена унифицированная схема универсальных полноповоротных самоходных копров типа СП с меняющимся вылетом копровой стрелы. Такие копры с одного рельсового пути обеспечивают забивку большого поля как вертикальных, так и наклонных свай. Некоторые полноповоротные копры (рис. 6.7, б) имеют шарнирно опертую стрелу с меняющимся наклоном. Существуют копры для забивки только вертикальных свай. Технические характеристики рельсовых копров [11] приведены в таблице 6.3.

Рис. 6.7 Схема полноповоротных копров: а-типа СП-33А, б-типа СССМ-582; 1-направляющие,2-поворотная платформа, 3-базовая ходовая тележка, 4-рельсовый путь, 5-кабина, 6-молот, 7-свая, 8-гидроцилиндры выдвижения и наклона стрелы, 9-стрела.

 

Рис. 6.8 Навесное копровое оборудование: а — навесной копер типа С-860; б — сменная копровая стрела на кране; 1 — экскаватор (кран); 2 — опорная стрела; 3 — копровая стрела; 4 — направляющие; 5 — молот; 6 — свая; 7 — телескопическая распорка

Есть копры навесного типа (рис. 6.8, а) на базе тракторов, экскаваторов и автомобилей, которые обладают большой маневренностью и позволяют забивать как вертикальные, так и наклонные сваи. Высоты таких копров меньше, чем универсальных, и с них можно забивать сваи длиной 8–12 м.

 

Характеристики рельсовых копров Таблица 6.3

 

Для забивки вертикальных и наклонных свай используют также стреловые краны, снабженные навесными (или подвесными) направляющими стрелами (рис. 6.8, б). Такие установки также весьма маневренны.

Тип копра определяют после подбора молота в зависимости от длины погружаемой сваи (определяется потребная высота копра с учетом высоты выбранного молота), массы сваи и молота (определяется необходимая грузоподъемность). Технические характеристики навесных копровых устройств [9, 11] приведены в таблице 6.4.

Характеристики навесного копрового оборудованияТаблица 8.4

Краны при забивке свай молотами двойного действия можно использовать и без навесного оборудования. Заданное направление погружаемых свай обеспечивается при этом направляющими каркасами (рис. 6.9), которые чаще всего делают сборно-разборными из универсальных металлических конструкций.

Рис. 6.9 Забивка свай с крана через направляющий каркас: 1 — направляющий каркас; 2 — погружаемая свая; 3 — молот; 4 — первоочередные сваи, закрепляющие каркас; 5 — шпунт

 

В ячейках для свай по высоте каркаса устанавливают направляющие брусья, обеспечивающие направление свай при их установке и забивке. Каркас может служить одновременно распорной конструкцией ограждения котлована. Направляющие каркасы часто используют при забивке свай на местности, покрытой водой.