Способы погружения свай в грунт
Лекция 17
СВАЙНЫЕ ФУНДАМЕНТЫ
К устройству свайных фундаментов прибегают в тех случаях, когда в поверхности залегают слои слабых грунтов, имеющих недостаточное сопротивление и не способных служить естественным основанием для фундаментов мелкого заложения. С помощью устройства свай нагрузка передаётся на, залегающие глубже, более плотные слои
Свая - погруженный в готовом виде или изготовленный в грунте стержень, предназначенный для передачи нагрузки от сооружения на грунт основания.
Ростверк – конструкция, соединяющая оголовки свай. Распределяет, воспринимает и передаёт нагрузку на сваи от всего расположенного выше здания или сооружения.
· По способу заглубления в грунт различают следующие виды свай:
1) Забивные сваи –железобетонные, деревянные или стальные сваи, погружаемые в грунт без его выемки с помощью молотов, вибропогружателей, вибровдавливающих или вдавливающих устройств. (Так же к ним относят сваи-оболочки, заглубляемые вибропогружателями без выемки или с частичной выемкой грунта и не заполняемые бетонной смесью)
2) Сваи-оболочки – железобетонные сваи, погружаемые вибропогружателями с выемкой грунта из их полости и заполняемые частично или полностью бетонной смесью;
3) Набивные сваи - бетонные или железобетонные сваи, которые устраивают в грунте путём заполнения скважины бетонной смесью. Различаются по технике изготовления тех самых скважин (принудительного вытеснения (отжатия) грунта). Одна из разновидностей таких свай это буронабивные – скважина устраивается буром (вращательный метод бурения). Так же производятся взрывные работы при устройстве скважин или метод ударной технологии (без бурения)
|
|
|
4) Винтовые сваи – сваи состоящие из металлического наконечника с лопастью (лопастями) или многовитковой спиралью (спиралями) и трубчатого металлического ствола, погружаемые в грунт методом завинчивания в сочетании с вдавливанием.
Забивные железобетонные сваи размером поперечного сечения до 0,8 м включительно и сваи-оболочки диаметром 1 м и более следует подразделять:
По конструктивным признакам сваи классифицируются:
по форме поперечного сечения — квадратные, круглые, прямоугольные, треугольные, трапецеидальные, трубчатые
по длине — цельные и составные (из отдельных секций);
по материалу ствола — железобетонные, бетонние, металлические, деревянные, грунтобетонные, комбинированные
по способу армирования — в верхней части с ростверком с ненапрягаемой продольной арматурой, круглой или периодического профиля, предварительно напряженной стержневой, проволочной арматурой, с поперечным армированием ствола либо без него. Продольная рабочая арматура в свае может быть расположена по углам или по периметру сечения; сваи могут иметь центральное армирование одним предварительно напряженным стержнем в центре ствола или пирамидальное — в голове стержни расположены по периметру сечения и сходятся в пучок в острие сваи;
|
|
|
по конструкции нижнего конца — сваи с острым или тупым концом, с закрытым или открытым нижним концом (для полых свай)
· Набивные сваи по способу устройства подразделяют на:
а) набивные, устраиваемые путем погружения (забивкой, вдавливанием или завинчиванием) инвентарных труб, с последующим извлечением этих труб по мере заполнения скважин бетонной смесью;
б) набивные виброштампованные, устраиваемые в пробитых скважинах путем заполнения скважин жесткой бетонной смесью, уплотняемой виброштампом;
в) набивные в выштампованном ложе, устраиваемые путем выштамповки в грунте скважин пирамидальной или конусной формы с последующим заполнением их бетонной смесью.
· Буровые сваи по способу устройства подразделяют на:
а) буронабивные сплошного сечения с уширениями и без них, бетонируемые в скважинах, без крепления стенок и с закреплением стенок скважин
|
|
|
глинистым раствором или инвентарными извлекаемыми обсадными трубами;
Набивную сваю, скважина которой получена бурением, принято называть буронабивной.
б) буронабивные с применением технологии непрерывного полого шнека;
в) баретты - буровые сваи, изготавливаемые технологическим оборудованием типа плоский грейфер или грунтовая фреза;
г) буронабивные с камуфлетной пятой, устраиваемые путем бурения скважин с последующим образованием уширения;
д) буроинъекционные диаметром 0,15-0,35 м, устраиваемые в пробуренных скважинах
путем нагнетания (инъекции) в них мелкозернистой бетонной смеси;
е) буроинъекционные диаметром 0,15-0,35 м, выполняемые с уплотнением окружающего грунта путем обработки скважины по разрядно-импульсной технологии (серией разрядов импульсов тока высокого напряжения - РИТ);
ж) сваи-столбы, устраиваемые путем бурения скважин с уширением или без него диаметром 0,8 м и более;
з) буроопускные сваи с камуфлетной пятой, отличающиеся от буронабивных свай с камуфлетной пятой тем, что после образования и заполнения камуфлетного уширения в скважину опускают железобетонную сваю.
Способы погружения свай в грунт
|
|
|
· Забив ка
При забивке свай в обезвоженные плотные песчаные и супесчаные грунты для повышения производительности забивки осуществляется подмыв. За счет подачи воды (под большим напором) под нижний конец сваи, грунт размывается, что значительно уменьшает сопротивление погружению
· Вибропогружение
Наиболее эффективно при насыщенных водой песках. В этом случае вертикальные колебания, создаваемые вибратором, передаются сваей грунту, который разжижается, что приводит к резкому уменьшению сил трения по боковой поверхности и она легко погружается в грунт. После прекращения вибрирования структура грунта быстро восстанавливается и трение по боковой поверхности сваи увеличивается.
· Вдавливание
свай осуществляется с помощью мощных гидродомкратов и применяется тогда, когда нельзя использовать забивку или вибропогружение (вблизи существующих зданий), также применяется при усилении существующих фундаментов.
· Ввинчивание
свай, снабженных на конце винтовыми лопастями (винтовые сваи), осуществляется особыми механизмами, называемыми кабестанами.
По расчетной схеме сваи подразделяют на жесткие, или короткие, изгибом которых можно пренебречь, и конечной жесткости (средней жесткости и гибкие), или длинные, для которых необходим учет влияния изгиба.
Скважину для погружения сваи, помимо бурения, можно получить и другими способами:
- пробить инвентарным сердечником, трубой с закрытым нижним концом;
- вытрамбовать специальной трамбовкой;
- взрывом гирлянды зарядов взрывчатого вещества в лидерной скважине.
Такой способ формирования скважин приводит к значительному уплотнению грунта основания, что повышает несущую способность изготавливаемых свай.
· По условиям взаимодействия с грунтом сваи следует подразделять
на сваи-стойки и висячие (сваи трения)
К сваям-стойкам следует относить сваи всех видов, опирающиеся на скальные грунты, а забивные сваи, кроме того, - на малосжимаемые грунты. Силы сопротивления грунтов, за исключением отрицательных (негативных) сил трения, на боковой поверхности свай-стоек в расчетах их несущей способности по грунту основания на сжимающую нагрузку не учитываются.
К висячим сваям (сваям трения) следует относить сваи всех видов, опирающиеся на сжимаемые грунты и передающие нагрузку на грунты основания боковой поверхностью и нижним концом. К малосжимаемым грунтам относятся крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем средней плотности и плотным, а также глины твердой консистенции в водонасыщенном состоянии с модулем деформации 50 МПа.
Современные типы свай
Например:
Cваи, устраиваемые по технологии двойного вращателя (Double Rotary)
Устройство свай по технологии двойного вращателя (DoubleRotary) заключается в бурении скважины с использованием непрерывного проходного шнека под защитой инвентарной обсадной трубы (рисунок 1). Особенность технологии заключается в том, что бурение скважины происходит при одновременном правом вращении непрерывного проходного шнека внутри обсадной трубы и левом вращении трубы.
Рисунок 1. Схема устройства свай по технологии DoubleDrilling
Технология устройства свай методом бурения с использованием двойного вращателя (DoubleRotary) состоит из следующих операций (рис. 1):
• установка бурового станка на точку бурения (а);
• бурение скважины (б) на требуемую глубину с одновременным погружением шнека (правое вращение) и обсадной трубы (левое вращение);
• бетонирование скважины через сердечник шнека с одновременным подъемом шнека и обсадной трубы (в);
• смещение буровой установки относительно скважины и выгрузка грунта из обсадной трубы при левом вращении шнека (г);
• погружение арматурного каркаса в скважину, заполненную бетоном, с помощью вибратора, подвешенного к стреле крана (д);
• формирование оголовка сваи для связи с ростверком (е).
Рисунок 2. Вид буровой установки RTG 21 BAUER (а) и двойного вращателя (б)
Опыт применения технологии устройства свай с использованием двойного вращателя показывает, что она незаменима при работах в застроенной части города и может использоваться как для изготовления несущих свай под конструкции здания, так и для выполнения ограждения котлована методом секущихся или соприкасающихся свай. Сегодня используются буровые машины с двойным вращателем (DoubleRotary), позволяющим изготавливать сваи диаметром до 520 мм и глубиной до 25 м.
К преимуществам технологии можно отнести следующее:
• она применима для всех видов дисперсных грунтов (несвязные плотные грунты, илы, твердые глины);
• отсутствие шума и значимых вибрационных воздействий позволяет устраивать сваи вблизи существующих зданий;
• высокая производительность за счет простого извлечения грунта шнеком;
• высокое качество заполнения скважины бетоном за счет подачи бетона под давлением;
• параметры бурения контролируются высокоточным бортовым компьютером.
Буронабивные сваи, изготавливаемые непрерывным проходным шнеком (CFA)
Технология устройства буронабивных свай с использованием непрерывного проходного шнека CFA (Continuous Flight Auger). Данная технология изготовления свай заключается в погружении рабочего органа — полого проходного шнека — на необходимую глубину. Грунт извлекается в объеме разбуриваемой скважины и доставляется на поверхность посредством реборд, наваренных по спирали по всей длине трубы.
Рисунок 4. Схема устройства свай непрерывным проходным шнеком
Технология устройства свай непрерывным проходным шнеком (рис. 4) включает в себя следующую последовательность операций:
• установка бурового станка на точку предполагаемого устройства сваи (а);
• погружение шнековой колонны до проектной отметки (б);
• постепенное извлечение шнека из скважины с одновременным ее заполнением бетонной смесью, подаваемой через полый шнек бетононасосом (в);
• перемещение станка на следующую точку бурения (г);
• погружение в скважину, заполненную бетонной смесью арматурного каркаса с помощью вибратора (д);
• формирование оголовка сваи для связи с ростверком (е).
При внедрении проходного шнека происходит частичное уплотнение грунта, а также некоторое разупрочнение контактной зоны «свая-грунт» в процессе разрушения грунта бурением. Технология положительно показала себя при использовании в грунтах, имеющих слои, существенно различающиеся по прочности. Особенно эффективна она при проходке большой толщи песков, полутвердых и тугопластичных суглинков, когда применение технологии изготовления свай уплотнения невозможно.
Необходимо обратить внимание на тот момент, что при устройстве свай по данной технологии происходит тиксотропное разупрочнение грунта в околосвайном массиве, следствием чего является ограничение по использованию данной технологии вблизи существующих зданий, если модуль деформации грунта меньше 5000 кПа (5 МПа), а угол внутреннего трения меньше 10 градусов.
Огромными преимуществами технологии являются высокая производительность и высокое качество заполнения скважины бетоном благодаря тому, что бетонная смесь подается, во-первых, под давлением, а во-вторых, при помощи бетононасоса.
Дата добавления: 2021-01-21; просмотров: 300; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!