Способы погружения свай и столбов в мерзлые грунты.

 

В пластичномерзлые глинистые грунты при отсутствии в них крупнообломочных включений сплошные сваи небольшого поперечного сечения (d ≤ 30...40 см) можно погрузить прямой забивкой молотами, что должно быть подтверждено результатами пробной забивки. Если прямая забивка свай затруднена, то в пластичномерзлые грунты с небольшим содержанием в них (до 20 %) крупнообломочных включений сплошные и полые сваи погружают забивкой в лидерные скважины, диаметр которых меньше на 1–2 см наибольшего поперечного сечения сваи (бурозабивные сваи, рис. 8.14, а). Достоинством забивных и бурозабивных свай является то, что после погружения они готовы сразу воспринимать расчетную нагрузку /12/.

 

а) б) в) г)

 

 

 

 

Рис. 8.14Способы погружения свай в мерзлый грунт

а) - в лидерную скважину, б) - в предварительно оттаянный грунт, в) - в скважину большего диаметра, чем свая, г) - погружение оболочек бурообсадным способом.

1- граница вечномерзлого грунта, 2- оттаянный грунт, 3- лидерная скважина, 4- грунтовый раствор, 5- свая, 6- свая оболочка, 7- скважина внутри оболочки.

 

Твердомерзлые глинистые и песчаные грунты с температурой не выше –1,5 °С и содержащие не более 15 % крупнообломочных включений перед погружением сплошных и полых свай предварительно оттаивают в зоне диаметром на 10–15 см больше поперечных размеров сваи (не более двух размеров сечения).

Грунт оттаивают паровыми или электрическими иглами на глубину до 7 м. В глинистых грунтах оттаивание ведут на проектную глубину погружения сваи, а в песчаных грунтах, содержащих крупнообломочные включения, на 0,5–1 м глубже. В оттаянную зону погружение свай производят “забрасыванием” с помощью крана с высоты 2–3 м (опускные сваи,рис. 8.14, б).

При строительстве с сохранением мерзлого состояния грунтов основания после погружения свай в оттаянный грунт требуется определенное время для их вмерзания. Это время при температуре вечномерзлых грунтов –5...–6 °С составляет 10–30 суток зимой и от 2 до 3 месяцев летом; при температуре –2...–4 °С это время увеличивается до 3–6 месяцев. При кустовом размещении свай их смерзание с грунтом может вообще не произойти, а потому опускной способ погружения свай в этом случае применять не следует. Кроме того, этот способ обеспечивает невысокую точность установки свай, что затрудняет применение сборных конструкций.

При строительстве транспортных сооружений в районах вечной мерзлоты широко используется буроопускной способ погружения свай и столбов (буроопускные сваи, см. рис. 8.10, в). Для этого на месте их погружения бурят скважины, диаметр которых превышает не менее чем на 5 см наибольший размер сечения несущего элемента. Для заделки свай и столбов круглого сечения d ³ 60 см диаметр скважины должен превышать их диаметр на 10–20 см.

Перед опусканием сваи или столба в скважину в нее заливают песчано-глинистый или цементно-песчаный раствор с осадкой конуса 10–13 см или готовят непосредственно на забое скважины цементно-шламовый раствор. При опускании сваи в скважину раствор вытесняется вверх и заполняет кольцевую полость вокруг сваи. Верхнюю часть этой полости в пределах глубины сезонного оттаивания заполняют трамбованным местным грунтом.

Скважины в мерзлых грунтах диаметром до 1 м бурят станками ударно-канатного действия или с помощью установок реактивно-турбинного или роторного бурения с использованием шарошечных долот.

При нормальном технологическом процессе сваи опускают в скважины сразу после бурения. Разрыв во времени между этими технологическими операциями не должен превышать 2–3 суток. При более длительных перерывах на стенках скважин образуется снег-куржак или наледь, которые перед погружением сваи следует удалять. Сами сваи перед погружением также должны быть очищены от снега и льда.

Загружать буроопускные сваи при строительстве с использованием принципа I можно только после их вмерзания в грунт. Время вмерзания составляет при температуре грунтов –2...–4 °С 5–10 сут в зимне-весенний период и до 10–20 сут летом и осенью. При более высоких температурах грунта время вмерзания в него свай и столбов увеличивается до нескольких месяцев. Для ускорения вмерзания полых свай в них подают проточный холодный воздух.

Погружение оболочек в мерзлые грунты можно выполнять бурообсадным способом. Для этого открытый нижний конец оболочки снабжают стальным ножом кольцевой формы, а погружение ее ведут забивкой с одновременным периодическим бурением грунта через ее внутреннюю полость (бурообсадные сваи,рис. 8.14, д). Для бурения используют станки ударно-канатного действия. Погружение заключается в периодическом бурении грунта через полость оболочки на глубину 0,2–0,3 м ниже ножа с извлечением шлама желонкой и последующей обсадке оболочки на 0,3–0,4 м ударами молота.

После погружения оболочки на проектную глубину и очистки полости ее заполняют бетоном.

Бурообсадной способ исключает приток в скважину грунтовых или межмерзлотных вод, растепляющих мерзлые грунты.