Рыхлитель

Эксплуатационная производительность при резании и перемещении грунта:

П = 3600kвV/tц, м3/ч,

где kв - коэффициент использования рыхлителя по времени, kв = 0,85 - 0,9;

V - объем разрыхленного грунта;

V = BhэфL,

здесь B - ширина полосы разрыхления, м,

B = kп[b + 2hэфctgv + z(n - 1)],

kп - коэффициент перекрытия, kп = 0,75;

b - ширина наконечника;

v - угол скола, v = 15 - 16°;

z - шаг зубьев;

n - число зубьев;

hэф - эффективная глубина рыхления, м, hэф = (0,6 - 0,8)h;

h - глубина рыхления;

L - длина пути рыхления, м;

tц - продолжительность цикла, с;

tц = tp + 20;

здесь tр - время рыхления, с, tр = lр/Vр;

lр - длина пути рыхления, м;

Vp - средняя скорость рыхления, Vр.

Автогрейдер

Эксплуатационная производительность при профилировании участка:

П = 3600LBkв/t, м3/ч,

где L - длина участка, м;

B - длина отвала, м;

kв - коэффициент использования автогрейдера по времени, kв = 0,8 - 0,9;

t - время, необходимое для профилирования участка дороги длиной L, с,

здесь n1, n2, …, ni - число проходов, выполняемых соответственно при зарезании, перемещении и отделке;

V1, V2, …, Vi - скорости соответственно при зарезании, перемещении и отделке, м/с; зарезание грунта производят на скорости 0,83 - 1,1 м/с, перемещение 0,83 - 1,67 м/с, отделка 0,83 - 1,1 м/с;

tпов- время вспомогательных операций, необходимых для поворота автогрейдера или его отвала на 90° на концах рабочего участка, tпов = 60 - 150 с.

Скрепер

Эксплуатационная производительность, м3/ч:

П = 3600Vkнkв/(kрtц),

где V - геометрическая вместимость ковша, м3;

kн - коэффициент наполнения ковша, kн = 0,9 - 1,1;

kв - коэффициент использования скрепера по времени, kв = 0,8 - 0,9;

kр - коэффициент разрыхления грунта, kр = 1,1 - 1,35;

tц - время цикла, с,

tц = tнаб + tтр + tраз + tхх + 30,

здесь tнаб - время копания и набора грунта, tнаб = lнаб/Vнаб, lнаб - путь набора, lнаб = 20 - 30 м;

Vнаб - скорость набора, Vнаб = 0,5 - 0,7 м/с;

tтр - время транспортирования, с, tтр =lтр/Vтр;

Vтр - скорость транспортирования составляет 0,8 скорости порожнего скрепера;

tраз - время разгрузки, с, tраз = lраз/Vраз;

lраз - путь разгрузки, м;

Vраз - скорость разгрузки, Vраз = 0,83 - 1,1 м/с;

tхх - время холостого хода, с, txx = lтр/Vxx;

Vxx - скорость порожнего скрепера.

Экскаватор

Эксплуатационная производительность, м3/ч:

П = 3600qkнkв/kрtц,

где q - вместимость ковша, м3;

kн - коэффициент наполнения ковша, kн = 0,75 - 1,4;

kв - коэффициент использования машины по времени, kв = 0,9 - 0,95;

kр - коэффициент разрыхления, kр = 1,1 - 1,5;

tц - время цикла, с,

tц = tкоп. + 2tпов. + tвыгр. + 20,

здесь tкоп. = 6 - 10 с;

tпов. = α/360n,

n - обороты платформы, об./с;

tвыгр. = 2 - 5 с.

23. Уплотнение грунтов в насыпях В основе технологии укладки и уплотнения связных грунтов лежит разбивка насыпи на карты - участки небольшой длины, на которых последовательно производят операций по разгрузке грунта, его разравниванию и уплотнению. Число участков, одновременно используемых для укладки грунта, зависит от объема работ, наличия оборудования, сезона производства работ и может изменяться в пределах 4-2. В летнее время наибольшая производительность достигается при работе на 4 участка, в зимнее время - не более двух.

Размеры карт определяют конкретными условия ми производства и применяемыми механизмами, однако их длина должна быть не менее 200 м. Рекомендуются следующие размеры у для кулачковых катков 250...300 м, для катков на пневматических шинах - 200 м, для виброкатков - 200…250 м; для виброуплотняющих и трамбующих машин при уплотнении лессовых, просадочных и гравелистых грунтов не менее 50 м.

Ширину насыпи, как и ширину участков, принимают из условий безопасного ведения работ уплотняющей машиной, которая должна находиться от бровки насыпи на расстоянии, предотвращающем ее сползание на откос.

Для уменьшения избыточной влажности следует перед уплотнением послойно подсушивать грунт в естественных условиях. Для ускорения этого процесса грунт на участке необходимо разрыхлять боронованием или перепахиванием. При толщине слоя грунта в рыхлом состоянии 30...40 см подсушивания в условиях летней жаркой погоды требуется не менее 2...3 сут.

При уплотнении слоя рыхлого грунта, отсыпанного, например, драглайном или грейдер-элеватором, следует производить сначала укатку катком легкого типа без загрузки его балластом. Эта операция не требуется при отсыпке слоев грунта самосвалами, скреперами или тракторными тележками. В этом случае грунт уплотняется до требуемой нормы плотности грунтоуплотняющими машинами.

При вертикальной планировке больших площадей и на насыпях, где возможны повороты катка, рекомендуется применять схему движения катков по замкнутому кругу. На насыпях, где невозможен поворот катка, следует применять челночную схему движения, когда трактор в конце участка отцепляется от катка и присоединяется к нему с другой стороны.

При укатке прицепными катками первый и второй ход катка выполняют на расстоянии 2...2,5 м от бровки насыпи, а затем смещением ходов на 1/3…1/4 ширины катка в сторону бровки уплотняют края насыпи. После этого укатку продолжают круговыми проходками от края к середине насыпи с перекрытием каждого прохода на 1/3…1/4 ширины катка.

Для равномерного уплотнения грунта давление воздуха в шинах катка должно быть одинаковым (проверять манометром). Рекомендуемое давление в шинах катков на пневмоколесном ходу: для песков 200 кПа, супесей 300...400, суглинков и глин 500...600 кПа. При этом число проходов катка по одной полосе обычно принимают: для песчаных грунтов 2...3, для супесчаных 3...4 и для суглинистых и глинистых 5...6.

Уплотнение грунтов укаткой следует производить при рациональном скоростном режиме работы катков. Скорости движения катка различны, причем первый и два последних совершаются на малых скоростях (2...2,5 км/ч), а все промежуточные ходы - на больших, но не превышающих 8...10 км/ч. При рациональном скоростном режиме работы катка производительность его увеличивается примерно вдвое, а общая стоимость работ снижается на 50 %.

При возведении насыпи из резерва драглайном работы следует выполнять на двух смежных захватках: на одной из захваток отсыпаемый слой грунта разравнивается бульдозером, а на другой - уплотняется грунтоуплотняющими машинами. При уменьшении толщины отсыпаемого слоя от 1 до 0,3 производительность драглайна уменьшается на 11 %. При возведении насыпи из резервов бульдозерами работы следует производить также попеременно на двух смежных участках.

Для уплотнения песчаных оснований под фундаменты и повышения несущей способности грунтов под различными инженерными сооружениями применяют гидровибрационный метод. Он основан на использовании вибрации, передаваемой грунту от гидровибратора, с одновременным увлажнением уплотняемого грунта.

К гидровибратору, подвешенному к стреле крана, подводят два шланга: для подачи воды в нижнее и верхнее сопло. Гидровибратор извлекают из грунта с остановками через каждые 30...40 см при непрерывной подаче воды в верхнее сопло. Глубина погружения гидровибратора определяется необходимой глубиной уплотнения грунта. Скорость погружения зависит от давления и количества подаваемой воды,. Массы гидровибратора, плотности и гранулометрического состава грунта и принимается в среднем 1...2 м/мин. При уплотнении с увлажнением водой грунт оседает, а вокруг гидровибратора в радиусе 0,4…1 м образуется воронка, которую необходимо засыпать песком.

На слабых водонасыщенных грунтах во многих случаях целесообразно применять предпостроечное уплотнение таких грунтов временной нагрузкой с использованием вертикальных дрен (песчаных, бумажных и др.).

Понятие об оптимальной плотности скелета грунта и оптимальной влажности грунта

При устройстве искусственно улучшенных оснований, засыпке грунтом пазух фундаментов, возведении насыпей при планировке территории или прокладке дорог приходится уплотнять грунт, в т. ч. и пылевато-глинистый. Для оценки уплотняемости грунта при данной влажности его подвергают исследованию согласно ГОСТ 22733—77 в приборе Союздорнии для стандартного уплотнения. Грунт укладывают в прибор тремя слоями, и каждый слой уплотняют 30...40 ударами стандартного груза, сбрасываемого с определенной высоты. Таким образом исследуют один и тот же грунт при различных влажностях. После уплотнения определяют плотность (объемную массу) грунта ρ и влажность ω. Затем по формуле (1.1’) вычисляют плотность (объемную массу) скелета грунта ρ_d, характеризующую его уплотненность, и строят графическую зависимость ρ_d—ω (рис. 1.4).

Зависимость плотности (объемной массы) скелета грунта pd от его влажности после стандартного уплотнения По графику определяют влажность, при которой стандартным уплотнением достигается наибольшая плотность скелета грунта ρ_d. Эта влажность называется оптимальной влажностью ω_opt, так как грунт, характеризуемый такой влажностью, при одной и той же затрате энергии может быть уплотнен до наибольшей плотности скелета грунта. Наибольшее значение ρ_d, достигнутое в приборе стандартного уплотнения при оптимальной влажности, называется оптимальной плотностью скелета грунта ρ_d-opt. При устройстве искусственно улучшенных оснований и насыпей плотность скелета грунта обычно задается в долях единицы; за единицу принимается ρ_d-opt. Иногда для пылевато-глинистых грунтов в качестве оптимальной приближенно принимается влажность на границе раскатывания.

24. Гидромеханические способы разработки грунта. Технология гидромониторного способа

Гидромеханическим называют такой способ производства земляных работ, при котором грунт разрабатывают, транспортируют и укладывают в тело сооружения или в отвал с помощью воды.

При гидромеханической разработке грунтов достигаются высокий уровень производительности труда, непрерывность подачи грунта, в том числе и в труднодоступные участки, возможность разработки обводненных и подземных выемок без осушительных и водопонижающих работ. Применение этого способа требует прокладки трубопроводов и электросетей, устройства обвалований, эстакад,  строительства  подстанций   и

других сооружений. Поэтому гидромеханический способ разработки грунтов экономически оправдан при наличии значительных объемов земляных работ, легкоразмываемых грунтов, достаточных ресурсов воды и электроэнергии.

При планировке размывают грунт на участках выемок и укладывают его в насыпь. Но чаще всего гидромеханическим способом намывают большие площадки (территории) грунтом из карьеров, расположенных на суше или на дне реки (водоема). При разработке грунта на суше применяют гидромониторные установки, а при подводной разработке — земснаряды.

            Гидромониторная установка состоит из гидромониторов, присоединенных к магистральному трубопроводу, по которому из насосной станции подают воду. Гидромонитор представляет собой стальной ствол, колена которого позволяют поворачивать его в вертикальной и горизонтальной плоскостях под большим углом в направлении нужной точки забоя. На конец ствола каждого гид-

ромонитора навинчивается насадок, формирующий выбрасываемую с большой кинетической энергией струю, которая превращает грунт в гидросмесь — пульпу, направляемую самотеком по лоткам или канавам в насыпь. При расположении насыпи выше уровня забоя, а также для увеличения дальности подачи пульпы ее перекачивают по пульпопроводу землесосной установкой.

25. Морозное пучение грунтов. Физика процесса. Способы преодоления влияния пучения грунтов на конструкции

Влияние морозного пучения грунта на фундамент

Морозное пучение грунта — это результат объемного расширения воды (примерно на 9%), находящейся в нем до промерзания и дополнительно мигрирующей к границе промерзания в процессе перехода воды из жидкого состояния в твердое (лед).

При замерзании даже всей поровой воды в грунте увеличение его объема не превышает 3...4% (закрытая система). В то же время в натуре объем грунта при его промерзании увеличивается на 10—50 и даже 100%. Рост объема грунта при промерзании (пучении) сопровождается резким увеличением влажности грунта с образованием в нем льда в виде линз и прослоек. Пучение грунта развивается вследствие притока (миграции) воды к фронту промерзания из нижележащих слоев (открытая система).

В природных условиях, и особенно в процессе строительства, вследствие неоднородности состава грунтов, распределения влаги, плотности, условий промерзания и ряда других факторов морозное пучение всегда бывает неравномерным, а поэтому опасным для сооружения, так как при этом возникают и неравномерные силы морозного пучения.

Очень опасен процесс морозного пучения грунта при неравномерном вспучивании грунта. За несколько лет фундамент несколько раз поднимается и опускается. Происходит из-за перекоса фундамента. Стены дома тоже от этого страдают, они могут перекоситься или вовсе деформироваться, теряя свою функциональность и прочность. В последствии это дом становится просто аварийным.

Очень сильно сказываются силы морозного пучения грунта на монолитных ленточных фундаментах, бутобетонных, с отсутствием каркаса из арматуры. Большая опасность возникает и зданий, построенных на участках, где уровень грунтовых вод располагается выше уровня промерзания самого грунта. Так как влаги в земле содержится в изобилии, то это увеличивает морозное пучение в несколько раз. А сила пучения, как не печально, огромна и разрушительна.

Конечно, для домов из кирпича сила морозного пучения не столь опасна, как для деревянных и облегченных домов. Если тяжесть всей конструкции больше силы морозного пучения, направленной на фундамент, то фундамент не поднимается. Но обольщаться не стоит, когда вес конструкции здания не способен скомпенсировать силу морозного пучения.

Вспучивание грунта происходит неравномерно не только из-за влажности, присутствующей в земле. Нередко все дело в том, что грунт не промерзает под домом, а силы морозного пучения не действуют на внутренние стенки фундамента. Стенки фундамента снаружи находятся под действием силы морозного пучения, и при поднятии здание легко деформируется. Эта ситуация рассматривается только с теми домами, которые в зимний период прогреваются.

Однако и наружные станки фундамента подвергаются неравномерной нагрузке. Как обычно на южной стороне снег у дома тает быстрее, воды от этого становится много. Днем вода накапливается, а ночью – замерзает. Фундамент на южной стороне дома испытывает на себе поочередные силы пучения. На северной стороне дома оттаивание происходит намного медленнее, и фундамент испытывает постоянную силу пучения. Таким образом, в результате неравномерности действия сил пучения, возникают трещины, деформации и разрушения.

Все грунты на дачных участках можно элементарно условно разделить на пучинистые и непучинистые.

Пучинистые грунты включают в себя: глину, крупномоноблочные и песчаные пылеватые (глиняный наполнитель более 15 %). Но и чистый песок, который относится к непучинистому грунту, при некоторых условиях может вспучится. Это, например, когда песок заключен в глиняный замок. Здесь верхние слои при замерзании не пропускают воду ниже, поэтому она поднимаются наверх.

Защита фундаментов и стен подвалов от деформаций морозного пучения.

При возведении зданий на пучинистых грунтах необходимо под основанием фундамента устроить подушку из промытого песка, гравия или гравелисто-щебеночную подсыпку. Основание из этих непучинистых материалов будет препятствовать воздействию на подошву фундамента нормальных (выталкивающих) сил морозного пучения.

Следует отметить, что при повышении уровня грунтовых вод (в осенний период, а также во время таяния снегового покрова) подсыпка оказывается окруженной водой, насыщенной частицами пылевато-глинистого грунта. Мигрируя вместе с водой, эти частицы проникают в подсыпку и засоряют ее, постепенно превращая непучинистый грунт в пучинистый.

В результате после нескольких лет эксплуатации фундамент вновь оказывается стоящим на грунте, деформирующемся при замерзании. Предотвратить заиливание подсыпки позволяет использование специальных фильтрующих материалов (стеклохолст, "Тайпар" и т.п.), хорошо пропускающих воду, но препятствующих проникновению мельчайших пылевато-глинистых частиц в песчаную подушку. 

Рис. 1

фундамент; обратная засыпка из непучинистого грунта; фильтрующий материал; существующий пучинистый грунт.

Для уменьшения воздействия на фундамент касательных сил пучинистый грунт, соприкасающийся с вертикальными поверхностями фундамента или со стенами подвала, рекомендуется заменить непучинистым. Обратную засыпку, которая выполняется по всему периметру здания, необходимо (как и в предыдущем случае) защитить слоем фильтрующего материала (рис. 1).

Значительное увлажнение пучинистых грунтов приводит к тому, что при замерзании они увеличиваются в объеме намного больше, чем грунты с меньшей влажностью. Это влечет за собой возрастание уровня деформаций, и, как следствие, - необходимость более серьезной защиты фундаментов от воздействия сил морозного пучения. Одним из путей уменьшения активности пучинистых грунтов является устройство дренажа, позволяющее понизить влажность грунта за счет снижения уровня грунтовых вод.

Традиционная конструкция представляет собой систему дренажных труб, размещенных в слое промытого гравия, задерживающего частицы грунта. Трубы укладывают с небольшим уклоном, обеспечивающим сток воды в специальный колодец или канализацию.

Несмотря на наличие гравийного фильтра, в процессе эксплуатации дренажной системы происходит постепенное засорение дренажных отверстий частицами грунта. Прочистка дренажа - процесс достаточно трудоемкий, требующий устройства специальных колодцев. Предотвратить засорение системы можно путем укладки вокруг дренажных труб фильтрующего материала ("Тайпар" или стеклохолст), не пропускающего самые мелкие частицы и обеспечивающего эффективную работу дренажной системы на протяжении длительного времени (рис. 2).

При наличии фильтрующего материала укладывать слой гравия вокруг дренажных трубок не обязательно, но рекомендуется для увеличения площади проникновения воды в дренажную систему.

 Р ис. 2

  

 

 

1. существующий фундамент; 2.  дренажные трубки;  3.  фльтрующий материал; 4. промытый гравий.

26. Разработка грунтов в зимних условиях. Технология механических способов разработки.

В зависимости от конкретных местных условий разработку грунта в зимних условиях осуществляют следующими методами: 1) предохранением грунта от промерзания и последующей разработкой обычными методами; 2) разработкой грунта в мерзлом состоянии с предварительным рыхлением; 3) непосредственной разработкой мерзлого грунта; 4) оттаиванием грунта и его разработкой в талом состоянии.

1. Предохранение грунта от промерзания осуществляют рыхлением поверхностных слоев, укрытием поверхности различными утеплителями, пропиткой грунта солевыми растворами.

Рыхление грунта вспахиванием и боронованием производят на участке, предназначенном для разработки в зимних условиях. В результате верхний слой грунта приобретает рыхлую структуру с замкнутыми пустотами, заполненными воздухом, которая обладает достаточными термоизоляционными свойствами. Вспашку ведут тракторными плугами или рыхлителями на глубину 20...35 см с последующим боронованием на глубину 15... 20 см в одном направлении (или в перекрестных направлениях), что повышает термоизоляционный эффект на 18...30%.

Укрытие поверхности грунта выполняют термоизоляционными материалами, желательно из дешевых местных материалов: древесных листьев, сухого мха, торфяной мелочи, соломенных матов, шлака, стружек и опилок, укладываемых слоем 20...40 см непосредственно по грунту. Поверхностное утепление грунта применяют в основном для небольших по площади выемок.

2. Рыхление мерзлого грунта с последующей разработкой землеройными или землеройно-транспортными машинами осуществляют механическим или взрывным методом.

Механическое рыхление базируется на резании, раскалывании или сколе слоя мерзлого грунта статическим или динамическим воздействием.

Статическое воздействие основано на воздействии непрерывного режущего усилия в мерзлом грунте специальным рабочим органом - зубом. Для этого применяют специальное оборудование, у которого непрерывное режущее усилие зуба создается за счет тягового усилия трактора-тягача. Машины этого типа производят послойную проходку мерзлого грунта, обеспечивая за каждую проходку глубину рыхления порядка 0,3...0,4 м. Рыхлят грунт параллельными (примерно через 0,5 м) проходками с последующими поперечными проходками под углом 60...90° к предыдущим. Производительность рыхлителя 15...20 м3/ч. В качестве статических рыхлителей применяют гидравлические экскаваторы с рабочим органом - зубом-рыхлителем.

Возможность послойной разработки мерзлого фунта делает статические рыхлители применимыми независимо от глубины промерзания.

Динамическое воздействие основано на создании ударных нагрузок на открытой поверхности мерзлого фунта. Этим способом грунт разрушают молотами свободного падения (рыхление раскалыванием) либо молотами направленного действия (рыхление сколом). Молот свободного падения может иметь форму шара или клина массой до 5 т, подвешиваемого на канате к стреле экскаватора и сбрасываемого с высоты 5...8 м. Шары рекомендуется применять при рыхлении песчаных и супесчаных фунтов, а клинья - глинистых (при глубине промерзания 0,5...0,7 м).

В качестве молота направленного действия широко применяют дизель-молоты, используемые в качестве навесного оборудования к экскаватору или трактору. Дизель-молоты позволяют разрушать грунт на глубину до 1,3 м.

Рыхление взрывом эффективно при глубинах промерзания 0,4...1,5 м и более и при значительных объемах разработки мерзлого грунта. Его применяют преимущественно на незастроенных участках, а на застроенных ограниченно - с использованием укрытий и локализаторов взрыва (тяжелых пригрузочных плит). При рыхлении на глубину до 1,5 м применяют шпуровой и щелевой методы, а при больших глубинах - скважинный или щелевой. Щели на расстоянии 0,9...1,2 м одна от другой нарезают щеленарезными машинами фрезерного типа или баровыми машинами. Из трех соседних щелей заряжается одна средняя; крайние и промежуточные щели служат для компенсации сдвига мерзлого фунта во время взрыва и для снижения сейсмического эффекта. Заряжают щели удлиненными или сосредоточенными зарядами, после чего их забивают песком. При взрывании мерзлый грунт полностью дробится, не повреждая стенок котлована или траншеи.

3. Непосредственная разработка мерзлого грунта (без предварительного рыхления) ведется двумя методами: блочным и механическим.

Блочный метод основан на том, что монолитность мерзлого грунта нарушается с помощью разрезки его на блоки, которые затем удаляют экскаватором, строительным краном или трактором. Разрезку на блоки выполняют по взаимно перпендикулярным направлениям. При малой глубине промерзания (до 0,6 м) достаточно сделать только продольные прорезы. Глубина прорезаемых в мерзлом слое щелей должна составлять примерно 0,8 м от глубины промерзания, так как ослабленный слой на границе мерзлой и талой зон не является препятствием для отрыва блоков от массива. Расстояние между нарезанными щелями зависит от размеров кромки ковша экскаватора (размеры блоков должны быть на 10...15% меньше ширины зева ковша экскаватора). Для отгрузки блоков применяют экскаваторы с ковшами вместимостью 0,5м3 и выше, оборудованные преимущественно обратной лопатой, так как выгрузка блоков из ковша прямой лопатой сильно затруднена.

Механический метод основан на силовом (иногда в сочетании с ударным или вибрационным) воздействии на массив мерзлого грунта. Реализуется применением как обычных землеройных и землеройно-транспортных машин, так и машин, оборудованных специальными рабочими органами.

Обычные машины применяют при небольшой глубине промерзания грунта: экскаваторы прямая и обратная лопаты с ковшом вместимостью до 0,65 м3 - 0,25 м, то же, с ковшом вместимостью до 1,6 м3 - 0,4 м, экскаваторы-драглайны - до 0,15 м, бульдозеры и скреперы - 0,05...0,1 м. Для расширения области применения в зимнее время одноковшовых экскаваторов начато применение специального оборудования: ковшей с виброударными активными зубьями и ковшей с захватно-клещевым устройством. За счет избыточного режущего усилия также одноковшовые экскаваторы могут послойно разрабатывать массив мерзлого грунта, объединяя процессы рыхления и экскавации в единый.

Послойную разработку грунта осуществляют специализированной землеройно-фрезерной машиной, снимающей «стружку» толщиной до 0,3 м и шириной 2,6 м. Перемещение разработанного мерзлого грунта производят бульдозерным оборудованием, входящим в комплект машины.

27. Оттаивание мерзлого грунта. Технологии способов.

Оттаивание мерзлого грунта осуществляют тепловыми способами, характеризующимися значительной трудоемкостью и энергоемкостью. Поэтому тепловые способы применяют только в тех случаях, когда другие эффективные методы недопустимы или неприемлемы, а именно: вблизи действующих подземных коммуникаций и кабелей; при необходимости оттаивания промерзшего основания; при аварийных и ремонтных работах; в стесненных условиях (особенно в условиях технического перевооружения и реконструкции предприятий).

Способы оттаивания мерзлого грунта классифицируют как по направлению распространения теплоты в грунте, так и по применяемому виду теплоносителя.

По направлению распространения теплоты в грунт можно выделить следующие три способа оттаивания грунта.

Способ оттаивания грунта сверху вниз неэффективен, так как источник теплоты размещается в зоне холодного воздуха, что вызывает большие потери теплоты. В то же время этот способ достаточно легко и просто осуществить, так как он требует минимальных подготовительных работ.

Способ оттаивания грунта снизу вверх требует минимального расхода энергии, так как оттаивание происходит под защитой льдоземляной корки и теплопотери при этом практически исключаются. Главный недостаток этого способа - необходимость выполнения трудоемких подготовительных операций, что ограничивает область его применения.

При оттаивании грунта по радиальному направлению теплота распространяется в грунте радиально от вертикально установленных прогревающих элементов, погруженных в грунт. Этот способ по своим экономическим показателям занимает промежуточное положение между двумя ранее описанными, а для своего осуществления требует также значительных подготовительных работ.

По виду теплоносителя различают следующие основные способы оттаивания мерзлых грунтов.

Огневой способ применяют для отрывки зимой небольших траншей. Для этого экономично использовать звеньевой агрегат, состоящий из ряда металлических коробов в форме разрезанных по продольной оси усеченных конусов, из которых собирают сплошную галерею. Первый из коробов представляет собой камеру сгорания, в которой сжигают твердое или жидкое топливо. Вытяжная труба последнего короба обеспечивает тягу, благодаря которой продукты сгорания проходят вдоль галереи и прогревают расположенный под ней грунт. Для уменьшения теплопотерь галерею обсыпают слоем талого грунта или шлака. Полосу оттаявшего грунта засыпают опилками, а дальнейшее оттаивание вглубь продолжается за счет аккумулированной в грунте теплоты.

Способ электропрогрева основан на пропуске тока через разогреваемый материал, в результате чего он приобретает положительную температуру. Основными техническими средствами являются горизонтальные или вертикальные электроды.

При оттаивании грунта горизонтальными электродами по поверхности грунта укладывают электроды из полосовой или круглой стали, концы которых отгибают на 15...20 см для подключения к проводам. Поверхность отогреваемого участка покрывают слоем опилок толщиной 15...20 см, которые смачивают солевым раствором с концентрацией 0,2...0,5% с таким расчетом, чтобы масса раствора была не менее массы опилок. Вначале смоченные опилки являются токопроводящим элементом, так как замерзший грунт не является проводником. Под воздействием теплоты, генерируемой в слое опилок, оттаивает верхний слой грунта, который превращается в проводник тока от электрода к электроду. После этого под воздействием теплоты начинает оттаивать следующий слой грунта, а затем нижележащие слои. В дальнейшем опилочный слой защищает отогреваемый участок от потерь теплоты в атмосферу, для чего слой опилок покрывают толем или щитами. Этот способ применяют при глубине промерзания грунта до 0,7м; расход электроэнергии на отогрев 1м3 грунта колеблется от 150 до 300 МДж, температура в опилках не превышает 8О...9О°С.

Оттаивание грунта вертикальными электродами осуществляют с применением стержней из арматурной стали с заостренными нижними концами. При глубине промерзания 0,7м. их забивают в грунт в шахматном порядке на глубину 20...25 см, а по мере оттаивания верхних слоев грунта погружают на большую глубину. При оттаивании сверху вниз необходимо систематически убирать снег и устраивать опилочную засыпку, увлажненную солевым раствором. Режим прогрева при стержневых электродах такой же, как и при полосовых, причем во время отключения электроэнергии электроды следует последовательно заглублять по мере прогрева грунта до 1,3...1,5 м. После отключения электроэнергии в течение 1...2 дн глубина оттаивания продолжает увеличиваться за счет аккумулированной в грунте теплоты под защитой опилочного слоя. Расход энергии при этом способе несколько ниже, чем при способе горизонтальных электродов.

Применяя прогрев снизу вверх, до начала прогрева необходимо бурить скважины, расположенные в шахматном порядке, на глубину, превышающую на 15...20 см толщину мерзлого грунта. Расход энергии при отогреве грунта снизу вверх существенно снижается, составляя 50...150 МДж на 1 м3, а применять слой опилок не требуется.

При заглублении стержневых электродов в подстилающий талый грунт и одновременном устройстве на дневной поверхности опилочной засыпки, пропитанной солевым раствором, оттаивание происходит как в направлении сверху вниз, так и снизу вверх. При этом трудоемкость подготовительных работ значительно выше, чем в первых двух вариантах. Применяют этот способ лишь в исключительных случаях, когда необходимо экстренно осуществить оттаивание грунта.

Паровое оттаивание основано на впуске пара в грунт, для чего применяют специальные технические средства - паровые иглы, представляющие собой металлическую трубу длиной до2 м, диаметром 25...50 мм. На нижнюю часть трубы насажен наконечник с отверстиями диаметром 2...3 мм. Иглы соединяют с паропроводом гибкими резиновыми шлангами с кранами. Иглы заглубляют в скважины, предварительно пробуриваемые на глубину, равную 0,7 глубины оттаивания. Скважины закрывают защитными колпаками, снабженными сальниками для пропуска паровой иглы. Пар подают под давлением 0,06...0,07 МПа. После установки аккумулированных колпаков прогреваемую поверхность покрывают слоем термоизолирующего материала (например, опилок). Иглы располагают в шахматном порядке с расстоянием между центрами 1...1,5м. Расход пара на 1м3 фунта составляет 50...100 кг. Этот метод требует расхода теплоты примерно в 2 раза больше, чем метод глубинных электродов.

Оттаивание электронагревателями основано на передаче теплоты мерзлому грунту контактным способом. В качестве основных технических средств применяют электроиглы, представляющие собой стальные трубы длиной около 1 м, диаметром до 50...60 мм. Внутри иглы установлен нагревательный элемент, изолированный от корпуса трубы. Нагревательный элемент имеет контактные выводы для подключения к электрической цепи. Нагреваясь, он передает тепловую энергию стальному корпусу, а тот - мерзлому грунту.

При оттаивании грунтов электронагревателями теплота распространяется в радиальном направлении.

28. Свайные фундаменты. Конструктив. Сфера применения

По конструктивным признакам сван классифицируются;

• по форме поперечного сечения — квадратные, круглые, прямоугольные, треугольные, трапецеидальные, трубчатые, переменного поперечного сечения (сваи с профилированной боковой поверхностью и т. п.);

• по длине — цельные и составные (из отдельных секций);

• по материалу ствола — железобетонные, бетонные, металлические, деревянные, грунтобетонные, комбинированные (например, стальная или асбестоцементная оболочка, заполненная бетоном н т. п.), при этом ствол сваи — сплошной или пустотелый;

• по способу армирования — с ненапрягаемой продольной арматурой, круглой или периодического профили, предварительно напряженной стержневой, проволочной или прядевой арматурой, с поперечным армированием ствола либо без него. Продольная рабочая арматура в свае может быть расположена по углам или по периметру сечении; 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), с уширением в одном или в нескольких уровнях. Уширение может быть образовано разбуриванием полости, вытрамбованиемтяжелыми трамбовками, раскрытием специального наконечника (сваи с лучевидной пятой), взрывом (камуфлетные уширении).

Сфера применения:

Свайные фундаменты широко применяются в промышленном и гражданском строительстве предназначены для строительства на неустойчивых грунтах. Прекрасно подходит для крупногабаритного строительства.

В более скромных масштабах свайные фундаменты применяются в индивидуальном строительстве дачных домов и коттеджей.

29. Классификация свай (форма, материал, способ устройства, передача нагрузок на грунт).

Сваи классифицируют по:

1. По характеру работы(по способу передачи нагрузки на основание) - сваи-стойки, которые передают нагрузку от здания своими концами на скальный или практически несжимаемый грунт, и висячие сваи, передающие нагрузку за счет трения грунта по боковой поверхности сваи.

2. По виду воспринимаемой нагрузки — центральная, вертикально действующая нагрузка, нагрузка с эксцентриситетом, и усилия выдергивания;

3. По материалу – ж/б, бетонные, деревянные, стальные.

4. По виду армирования железобетонных свай - с напрягаемой и ненапрягаемой продольной арматурой, с поперечным армированием и без него.

5. По конструкции – квадратные, прямоугольные и многоугольные, круглые, с уширением и без него, цельные и составные, призматические и конические, пустотелые, сплошного сечения, винтовые сваи-колонны.

6. По методам устройства свайных фундаментов – погружаемые и набивные. Погружаемые сваи изготавливают на поверхности земли и затем погружают в грунт в вертикальном или наклонном положении. Набивные сваи устраивают непосредственно в самом грунте.

По типу материала различают:

• стальные;

• грунтовые;

• железобетонные;

• набивные бетонные и железобетонные.

По методу опускания в землю бывает:

• забивной;

• буронабивной;

• завинчивающийся

По форме:

• Забивные сваи, имеющие квадратное сечение и 1 острый конец, в длину составляют 3-12 м. А в случае, если глубина слабого грунта очень большая, то используются составные сваи, достигающие в длину 24 метра. В этом случае сначала вбивают нижнюю часть сваи в землю, а затем к ней прикрепляется верхняя часть, концы которой заливаются бетоном и образуют монолитный ростверк.

• сваи, у которых обсадные трубы извлекаются – находит применение в слабых почвах. Длина таких свай колеблется в пределах 6 – 12 м. В плотные слои почвы на 20-50 см до полного углубления опускается обсадная труба диаметром от 22 см.

47. СПОСОБЫ ПОГРУЖЕНИЯ СВАЙ

КЛАССИФИКАЦИИ СВАЙ.    Свайные фундаменты состоят из рядов или групп свай, объединенных по верху ростверком — монолитной или сборно-монолитной лентой, плитой.  Сваи классифицируются по способам передачи вертикальных нагрузок от сооружения, материалу изготовления, конструкции иформе и методам производства свайных работ.    В зависимости от способа передачи нагрузок на грунт сваи подразделяются на: сваи-стойки и висячие сваи. По материаламвыделяют деревянные, бетонные, железобетонные, стальные, грунтовые и комбинированные сваи.    Форма  поперечного сечения свай разнообразна: сплошная — круглого, квадратного, прямоугольного или многоугольного сечения, полая — квадратного с круглой полостью или кольцеобразного сечения (трубчатые); шпунтовая — различных сечений, зависящих от типа сопряжения шпунтин.  Сваи бывают заводского изготовления (погружаемые) и набивные.Погружаемые сваи изготовляют на заводах и погружают в грунт теми или иными методами. Набивные сваи устраивают непосредственно в грунте.  СПОСОБЫ ПОГРУЖЕНИЯ ГОТОВЫХ СВАЙ.    Все технологические приемы устройства свайных оснований с использованием готовых свай можно свести к следующим основным группам способов: забивке свай; вибрационному погружению,вдавливанию, завинчиванию. Ударный метод.    Забивка сваи состоит из операций: передвижения копровой установки к месту забивки сваи, подтягивания сваи к копру, ее выверки и установки в проектную точку забивки; самой забивки; измерения величины забивки сваи и при необходимости динамического испытания сваи.    Сваи забивают до проектной отметки или до получения расчетного отказа - минимальной величины погружения сваи за один или несколько ударов. В зависимости от размера и формы свайного поля, а также вида грунта применяют рядовую,спиральную и секционную схемы забивки свай. Вибрационный и виброударный методы.    Вибрационный метод эффективен при несвязных водонасыщенных грунтах. Более широкую область применения имеет виброударный метод погружения свай с помощью вибромолотов, которые по виду привода разделяются на электрические, пневматические, гидравлические и вибромолоты с двигателем внутреннего сгорания. Вибромолоты могут самонастраиваться, т.е. увеличивать энергию удара с повышением сопротивления грунта погружению свай.  Погружение свай вдавливанием и вибровдавливанием.    Статическое и вибрационное вдавливание свай производят с помощью установок, действующих на сваю массой либо массой и вибрацией одновременно. Для этого используют установки, состоящие из двух тракторов, оборудованных направляющей рамой, опорной плитой, наголовником для передачи давления, соединенным с вдавливающим полиспастом.  Трактор с мачтой устанавливают над местом погружения свай и с помощью малой лебедки опускают на землю опорную плиту. Предварительно с помощью малой лебедки сваю помещают в проем мачты трактора, находящегося на грунте. Усилия от тяговой лебедки передаются на наголовник, который начинает перемещаться по направляющим, обеспечивая тем самым вдавливание сваи. Погружение свай завинчиванием    Метод применяется главным образом для устройства фундаментов под мачты линий электропередач, где сваи могут работать на выдергивание.  Конструкция рабочего органа позволяет выполнять следующие операции: втягивать винтовую сваю внутрь трубы рабочего органа; обеспечивать заданный угол погружения сваи; погружать сваю в грунт путем вращения с одновременным использованием осевого усилия; при необходимости вывертывать сваю из грунта.  Погружение свай подмывом.    Для погружения свай с применением подмыва грунт разрыхляют и частично вымывают струями воды, вытекающими под давлением из нескольких трубок, укрепленных на свае. Расположение подмывных трубок может быть боковым и центральным, когда один одноструйный или многоструйный наконечник размещен по центру погружаемой сваи. Подмыв не допускается, если имеется угроза просадки близлежащих сооружений. ТЕХНОЛОГИЯ УСТРОЙСТВА НАБИВНЫХ СВАЙ.    Набивные сваи устраивают непосредственно на стройплощадке, на месте будущего здания или сооружения.  Технологический процесс устройства набивных свай включает следующие основные процессы и операции: • проходка скважины с укреплением стенок ствола посредством глинистого раствора или обсадной трубы; • установка арматурного каркаса (в случае армирования тела сваи); • подача и заполнение ствола сваи конструкционным материалом (бе-тонной, растворной, грунтовой смесями; щебнем, гравием, песком) с одновременным извлечением обсадной трубы; • выдерживание бетонной или растворной смеси; • очистка (срубка слоя бетона, раствора) оголовка сваи; • «распушка» арматуры (если данная операция предусмотрена проектом).    Устройство буронабивных свай с креплением стенок скважин обсадными трубами возможно в любых геологических и гидрогеологических условиях. Обсадные трубы можно оставлять в грунте или извлекать из скважин в процессе изготовления свай. Погружают обсадные трубы в процессе бурения скважины гидравлическими домкратами, а также посредством забивки трубы в грунт или вибропогружением.  После зачистки забоя и установки в скважине арматурного каркаса скважину бетонируют методом ВПТ.     Буронабивные сваи без обсадной трубы устраивают следующим образом. Для этого используют глинистый раствор, поступающий в скважину по пустотелой буровой штанге. Затем в скважину устанавливают арматурный каркас. Бетонную смесь подают с помощью вибробункера с бетонолитной трубой, которую опускают в скважину. Бетонная смесь, поступая в скважину, вытесняет глинистый раствор. По мере заполнения скважины бетонной смесью бетоновод извлекают. Частотрамбованные сваи устраивают путем забивки обсадных труб, заглушенных металлическими наконечниками. Затем в полость, образованную обсадной трубой, устанавливают арматурный каркас и бетонируют. Одновременно с укладкой смеси извлекают  на небольшую величину обсадную трубу и вновь осаживают ударом молота для уплотнения бетона, причем металлический башмак остается у основания сваи. СОСТАВ КОМПЛЕКСНОГО ПРОЦЕССА УСТРОЙСТВА СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ И ОГРАЖДЕНИЙ.      Комплексный процесс устройства свайных фундаментов включает: • цикл подготовительных работ; • погружение готовых или устройство набивных свай; • подготовка основания; • устройство ростверка.    Технология устройства ростверка зависит от его конструкции и типа свай. Ростверки устраивают только после документальной приемки работ по устройству свайного поля. Ростверки могут быть монолитными, сборными и сборно-монолитными.    Сопряжение свайного ростверка со сваями бывает свободно опирающимся и жестким. Свободное опирание ростверка при монолитных ростверках должно выполняться путем заделки голов свай в ростверке на глубину 5—10 см. Свободное опирание принимают для центрально нагруженных свай. Жесткое сопряжение свай с монолитным ростверком осуществляется с заделкой головы сваи в ростверк. При жестком сопряжении верхнюю часть головы сваи разбивают и обнаженную арматуру замоноличивают в ростверк. Срезку оголовков свай выполняют так, чтобы обнажившуюся арматуру можно было отогнуть и сварить с арматурой ростверка.  Ростверк бетонируют в инвентарной опалубке. Бетонную смесь следует укладывать горизонтальными слоями равномерно по всей площади ростверка.    Элементы сборного железобетонного ростверка устанавливают на выравнивающую подсыпку из песка или шлака. При устройстве сборных ростверков необходимо, чтобы оси забитых свай имели отклонение в плане не более +5 см.

УСКОРЕННОЕ ПОГРУЖЕНИЕ СВАЙ

В основе ускоренных методов лежит две основных технологии – это электроосмос и подмыв. 

При использовании метода подмыва используют разрушающую силу водных струй. С помощью воды осуществляют рыхление грунта и частичное его удаление. Кроме того, благодаря воде боковые стенки свай имеют более плавное скольжение, при котором снижается грунтовое сопротивление. Существует два основных способа расположения подмывающих трубок – это блоковое и центральное

При боковом расположении несколько трубок закрепляют по периметру сваи на расстоянии 30-40 см от её режущей стороны. При таком способе осуществляется размытие частиц грунта по бокам. Однако этот метод не обеспечивает более надёжной фиксации свай. Так как в процесс создаётся дополнительное пространство за счёт размытия. Поэтому, в большинстве случаев последние метры сваи погружают методом забивания. Это позволяет укрепить их и предупредить нежелательные колебания. 

Технология подмывания не используется в тех случаях, когда есть вероятность просадки грунта под действием грунтовых вод или самого его состава (например, пески).

 Второй метод погружения свай с помощью электроосмоса возможет только в тех случаях, когда имеется дело с глинистыми грунтами. Суть метода заключается в следующем. К ранее установленной свае подключается положительный заряд, а к погружаемой сваи отрицательный. При этом, вокруг погружаемой создаётся зона с повышенной влажностью грунта, что облегчает погружение. В тоже время вокруг сваи с положительным зарядом создаётся сухая зона. После погружения и удаления электродов влажностные режимы восстанавливаются и сваи укрепляются.  Для получения более действенного результата на погружаемые с помощью такого метода сваи устанавливаются дополнительные металлические пластины. Они позволяют в полной мере воздействовать на влажностные режимы. 

Обе технологии уже давно зарекомендовали себя в строительстве, и используются по сей день.

48. Подготовка площадки для забивки свай

Перед забивкой свай на строительной площадке должны быть выполнены следующие подготовительные работы:

- планировка строительной площадки;

- разработка котлована и устройство пандусов в соответствии с ППР;

- установка санитарно-бытовых помещений;

- устройство временных дорог и ограждений;

- подводка электроэнергии и воды;

- установка светильников;

- установка предупредительных надписей и плакатов;

- вынесены и закреплены оси сооружения и высотные отметки;

- завезены и складированы в определенных местах сваи;

- оформлена необходимая документация.

2.3. До начала свайных работ производитель работ должен проверить состояние площадки и ограждения, временных дорог, расположение наружных и подземных коммуникаций. В местах прохождения подземных коммуникаций должны быть выставлены знаки.

2.4. Освещение площадки в ночное время суток при производстве свайных работ должно быть равномерным, не менее 50 люкс (30 ватт на 1 м²).

2.5. Площадка для всех видов копровых установок после планировки должна иметь уклон не более 3°.

2.6. Для выхода из котлована по откосу с уклоном более 20° должны быть оборудованы стремянки или лестницы с односторонними перилами. Может быть использован пандус.

2.7. Приемка готовности рабочей площадки осуществляется производителем работ по актам, он же проверяет комплектность, соответствие проекту и техническую пригодность завозимых на площадку свай.

Выбор свайного молота для забивки свай

Вес ударной части свайного молота простого действия или вес бабы копра должен по крайней мере равняться весу шпунтовой сваи вместе с наголовником (за исключением свай очень легких профилей) и не должен быть менее 760 кг. Для забивки несущих стальных свай коробчатого сечения и свай других типов вес ударной части молота также должен равняться весу сваи. Для забивки железобетонных свай нельзя применять свайные молоты, вес которых больше 0,5 веса сваи, однако вес молота должен быть не менее 0,33 веса сваи, так как в противном случае эффективность удара становится очень низкой. Необходимо также, чтобы эффективность удара, определенная по формуле Хили для несущей способности свай, была бы не менее 0,3. Вес молота должен обеспечить величину окончательного отказа, необходимого для установленного расчетного сопротивления сваи, не менее чем 2,5 мм.

Высота падения (или длина хода) ударной части ограничивается в свайных молотах величиной 12 см. В начале забивки следует назначать минимальную длину хода ударной части, чтобы легче регулировать процесс забивки. Как для свайных молотов простого действия, так и для баб копров, эту длину можно изменять в соответствии с условиями работы. При забивке сваи в очень плотные грунты длину хода ударной части следует снижать во избежание перенапряжения сваи. При упирании сваи в скальную породу забивку следует немедленно прекратить во избежание повреждения сваи.

Целесообразнее всего пользоваться самым тяжелым, практически приемлемым, молотом при длине хода его ударной части, достаточной для интенсивного погружения сваи в грунт. Слишком легкий молот, работающий при большой длине хода ударной части, может повредить сваю. Сравнительно тяжелый молот при небольшой длине хода ударной части рекомендуется применять в тех случаях, когда свая должна пройти через слой твердого грунта, подстилаемый слабым грунтом, чтобы достичь прочного грунта, расположенного на большей глубине, а также при прохождении сваи через слой торфа. Для сваи, состоящей из отдельных секций, вес свайного молота определяют исходя из ее полного веса.

Подготовка свай к погружению При устройстве свайных фундаментов наибольшее распространение имеют железобетонные сваи, изготавливаемые с ненапряженной (обычной) и, с предварительно напряженной арматурой. Длина и сечение свай зависят от величины воспринимаемой нагрузки и вида грунта. Железобетонные сваи сплошного квадратного сечения с обычной арматурой выпускают длиной 3...16 м, со стороной квадрата 200, 250, 300, 350 и 400 мм; сваи с предварительно напряженной стержневой арматурой — длиной 9...20 м, со стороной 300, 350 и 400 мм. Для повышения несущей способности и восприятия изгибающих моментов во время погрузочно-разгрузочных и транспортных работ сваю армируют продольными (рабочими) стержнями. Положение рабочей арматуры в сечении свай фиксируется хомутами или спирально намотанной распределительной арматурой, придающей необходимую жесткость арматурному каркасу. При забивке верхняя часть сваи испытывает наибольшие динамические усилия от ударной части молота, поэтому она дополнительно армируется металлическими сетками. Внизу сваи рабочая арматура соединяется в пучок вокруг дополнительного стержня, образуя тем самым острие. Чтобы железобетонная свая не разрушалась при падении ударной части молота, сверху на нее надевается наголовник.

49. Технология забивки свай молотом.

В местах со слабым, а также насыщенным водой грунтом при устройстве фундаментов наиболее подходит технология забивки свай. Она может эффективно применяться на большинстве грунтов. Исключением являются твердые скальные грунты. Достоинствами такой технологии считаются сжатые сроки проведения работ, меньшие финансовые затраты и большая несущая способность таких конструкций.

Для осуществления таких работ применяются специальные копровые установки. Проведение работ начинают с подготовки территории. Делается расчистка площадки, намечаются места забивки свай, к ним подвозятся и раскладываются сваи. Подготавливается оборудование, и приступают к выполнению основных операций.

Сваю закрепляют вертикально в копре и проводят забивку путем нанесения ударов специальным тяжелым молотом (бабой). При этом вес молота не должен быть меньше веса забиваемого объекта. Если для забивки применяются очень тяжелые материалы (более 2 т), то вес молота может быть меньше не более чем на 25%. Высота падения бабы должна быть не более 2,5 м.

В целях предохранения забиваемого материала от разрушения под воздействием молота применяют наголовник из металла, который оборудован деревянной или пластиковой амортизирующей прокладкой. Предварительно железобетонный материал необходимо обработать нефтебитумным составом, металлический – антикоррозийным веществом.

При забивке сваи надо внимательно следить за отсутствием отклонения от вертикального положения, а также о состоянии того места, по которому приходятся удары. В случае образования деформации верхней части проводят срезание арматуры и бетона с последующим выравниванием поверхности. Направляют объект в ходе вгонки в грунт при помощи приспособления, которое сделано в виде ползунков. Такие ползунки движутся вдоль стрел копра.

Технология забивки свай предусматривает поднятие молота первоначально на небольшую высоту (20-30 см) с постепенным доведением ее до проектной величины. В случае оказания грунтом большого сопротивления, при котором невозможно вести работы без разрушения сваи применяют дополнительно способ подмыва. Он заключается в подводе к острию объекта воды по трубам под давлением. В результате грунт подмывается и происходит проседание объекта. На последнем метре метод подмыва применять нельзя. Следует осуществлять опять забивку.

Отказом сваи называется глубина погружения сваи в грунт от одного удара молота, определяемая как среднее арифметиче­ское значение величины погружения сваи от определенного числа ударов (залога). Число ударов в залоге для молотов подвесных и одиночного действия принимают равным 10 (для молотов двой­ного действия и вибропогружателей принимают число ударов или работу механизма в течение 2 мин). Этот фактический отказ сравнивается с расчетным (проектным), который устанавливают проектировщики исходя из инженерно-геологических условий, с целью контроля несущей способности сваи. Отказ замеряется в конце погружения сваи с точностью до 1 мм не менее чем от трех последовательных залогов. Свая, не давшая расчетного (проектного) отказа, должна быть подвергнута контрольной добивке после отдыха и засасывания ее в грунте в течение 6 суток - для глинистых и разнородных грунтов, 10 суток - для водонасыщенных мелких и пылеватых песков, 20 суток - для мягко- и текучепластичных глинистых грунтов. Сваи, давшие ложный отказ, или сваи, не забитые на 10-15 % длины, следует подверг­нуть обследованию с целью устранения причин, затрудняющих забивку. В случае, если отказ при контрольной добивке превы­шает расчетный, проектная организация должна провести кон­трольные испытания свай статической нагрузкой и откорректи­ровать проект свайного фундамента или его часть. Погружение свай может производиться как до проектного отказа, так и до проектной отметки (устанавливается проектом). Последнее возможно только в тех случаях, когда под острием сваи залегают слабые грунты и несущая способность сваи не превышает 200 кН. Несущая способность свай — это величина нагрузки, которую свая может воспринять с учетом допустимых деформаций грунта под ее острием. Отказы

замеряют отказомерами, которые можно ставить на грунт или подвешивать на сваю с помощью хомута.

Отказомер представляет собой мерную линейку, вдоль которой перемещаются указатели отказов. При

погружении сваи в грунт один из указателей движется вниз и показывает на мерной линейке суммарное

значение остаточного отказа. При наличии обратного движения сваи вверх за счет упругой реакции грунта

второй указатель также перемещается вверх и показывает на мерной линейке суммарное значение упругого

отказа. При отсутствии отказомеров величину отказа сваи при забивке за расчетный отрезок времени можно

определить нивелиром, гидравлическим уровнем, натянутой над уровнем земли проволокой.

В зависимости от характеристик грунтов, залегающих под нижними концами свай, сваи работают как висячие или как сваи-стойки. Если под острием сваи залегают сильно сжимаемые слабые грунты, то несущая способность свай определяется в основном сопротивлением грунта по боковой поверхности и в незначительной степени сопротивлением грунта под ее острием — в этом случае свая работает как висячая. Несущая способность фундамента из висячих свай зависит от числа свай, их расстановки в плане, формы и размеров поперечного сечения и длины. Если под нижними концами свай залегают плотные мало-сжимаемые грунты, свая работает как стойка, т. е. несущая способность ее определяется в основном сопротивлением грунта под острием и в малой степени по ее боковой поверхности. Несущая способность фундамента из свай-стоек при любой расстановке; их в плане равна сумме несущих способностей отдельных свай. На основании экспериментальных данных установлено, что вокруг сваи в результате забивки грунт уплотняется и образуется «напряженная зона». Эта зона имеет одинаковое распространение для одиночной сваи и сваи в кусте и составляет около 6d (d — сторона сечения квадратной или диаметр круглой сваи). Если расстояние между сваями в кусте меньше 6d, несущая способность одной сваи в кусте меньше несущей способности одиночной сваи. Следовательно, при частом (меньше 6d) расположении свай эффективность свайных фундаментов снижается. Несущая способность одиночной сваи зависит от прочности ее материала, механических свойств грунта и метода ее погружения. В практике проектирования свайных фундаментов несущую способность одиночной сваи определяют несколькими способами.

50. Погружение свай вдавливанием.

Статическое и вибрационное вдавливание свай осуществляют с помощью специальных установок, действующих на сваю массой либо массой и вибрацией одновременно. Для погружения свай методом статического вдавливания () используют установки, состоящие из двух тракторов, оборудованные направляющей рамой, опорной плитой, наголовником для передачи давления, соединенным с вдавливающим полиспастом. На одном из тракторов смонтирована 5-тонная лебедка, на другом — лебедка   с  тяговым  усилием  0,15  МН.

Технология вдавливания свай следующая. Трактор с мачтой устанавливают над местом погружения свай и с помощью малой лебедки опускают на землю опорную плиту. После этого на опорную плиту устанавливают пригрузочный трактор. Предварительно с помощью малой лебедки сваю помещают в проем мачты трактора, находящегося на грунте. Усилия от большой лебедки передаются на наголовник, и он начинает перемещаться по направляющим, обеспечивая тем самым вдавливание сваи.

Установка развивает усилие вдавливания до 350 кН и может погрузить за смену 13... 15 свай длиной до 6 м. Точность установки сваи обеспечивается устройством «лидирующих» направляющих скважин. Такие скважины устраивают буровыми станками на глубину, меньшую, чем проектная отметка погружаемых свай, на 0,5...1 м. Достоинства данного метода — простота монтажа установки на строительной площадке, недостаток — низкая производительность   из-за   малой   маневренности.

Более эффективным является метод динамического (вибрационного) вдавливания свай с помощью вибровдавливающих установок, когда свая погружается от комбинированных действий вибрации и статической пригрузки. Вибровдавливающая установка () состоит из двух рам. На задней раме находятся электрогенератор, работающий от тракторного двигателя, и двухбарабанная лебедка, на передней раме направляющая стрела с вибропогружателем и блочки, через которые проходит к вибропогружателю вдавливающий канат от лебедки. Когда вибровдавливающая установка займет - рабочее положение (крюк подвески вибропогружателя должен находиться над местом погружения сваи), вибропогружатель опускают вниз, наголовником соединяют со сваей и поднимают в верхнее положение, а сваю устанавливают на место ее забивки.

После включения вибропогружателя и лебедки установки свая погружается за счет собственной массы, массы вибропогружателя и части массы трактора, передаваемой вдавливающим канатом через вибропогружатель на сваю. Одновременно на сваю действует вибрация, создаваемая низкочастотным погружателем с подрессоренной плитой.

Метод вдавливания не требует устройства каких-либо путей для рабочих передвижек, исключает разрушение свай и особенно эффективен при погружении свай длиной до 6 м.

С использованием электроосмоса погружают сваи в глинистые грунты. В этом случае после кратковременного действия постоянного тока вокруг забиваемой сваи, подключенной в сеть в качестве катода, влажность грунта возрастает и в нем возникают водона-сыщенные зоны. Погружение сваи-катода облегчается, поскольку уменьшаются лобовое и боковое сопротивления грунта. У ранее забитой сваи, служащей анодом, образуется зона грунта со сниженной влажностью. После прекращения подачи тока происходит восстановление первоначального состояния грунтовых вод и несущая способность   свай, являющихся катодами, возрастает.

Дополнительные операции при погружении железобетонных свай с использованием электроосмоса связаны с оснащением свай полосами стали — электродами, площадь которых занимает 20...50% боковой поверхности свай. Эта операция отпадает при погружении металлических свай методом завинчивания.