Вопрос 3 Устройство свайных фундаментов на забивных сваях

В конструкции свайных фундаментов преимущественно применяют железобетонные и стальные забивные сваи. Они обладают высокой несущей способностью и широко применяются в мостостроении.

Забивка свай выполняется молотами. В практике мостостроения находят применение механические молоты, дизель-молоты, паровоздушные молоты и гидравлические молоты.

Механические молоты забивают сваи за счёт энергии свободного их падения. Их применяют для забивки свай небольших размеров и при небольшом объёме свайных работ.

Паровоздушные молоты широко используют для забивки железобетонных и стальных свай, в том числе для забивки тяжёлых свай в плотные связные грунты. В молоте одиночного действия давлением пара только поднимается ударная часть, а удары по свае производятся свободным её падением. Эти молоты имеют большую массу ударной части.

В молоте двойного действия давлением пара или сжатого воздуха не только поднимается ударная часть, но и ускоряется её падение, чем увеличивается энергия удара. Такие молоты более производительны, но имеют меньшую массу ударной части, что ограничивает их применение для забивки тяжёлых свай. Паровоздушные молоты герметичны и могут работать под водой.

Дизель-молоты находят широкое применение главным образом для забивки относительно небольших свай и шпунта. В штанговых молотах ударной частью служит цилиндр, а в трубчатых – поршень.

Штанговые молоты используют для забивки шпунта и свай 30×30 см длиной до 12 м. Трубчатые молоты используют для забивки ж/б свай 35×35, 40×40, 40…60 см длиной до 18 м.

Гидромолоты обладают возможностью изменения частоты и энергии удара, что важно для забивки свай разных размеров и длин. Их удобно применять для подводной забивки.

Для подъёма и направления свай, подвешивания молотов применяют копры или краны.

Краны, используемые для забивки свай, снабжают направляющими стрелами. Чаще применяют длинные направляющие стрелы, подвешенные к стреле крана, а в нижней части жёстко присоединённые к корпусу крана при помощи элемента переменной длины, позволяющего изменять наклон направляющей. В некоторых случаях находят применение короткие направляющие стрелы, которые по мере забивки сваи периодически опускают с таким расчётом, чтобы молот при работе не выходил за их пределы.

Традиционные средства забивки сваи - самоходные рельсовые копры. Однако у них большой вес, высокая трудоемкость сборки-разборки, малая маневренность, и они требуют устройства рельсовых путей. Поэтому при строительстве мостов преимущество отдается самоходным копрам на гусеничном ходу.

При подборе копровой установки проверяют ее применимость по длине, массе и наклону сваи, типу и массе молота, по условиям обслуживания копром свайного поля.

Процесс погружения свай в грунт состоит из следующих операций:

• Перемещение копра;

• Установка копра в рабочее положение;

• Транспортирование сваи к копру;

• Подъёмка, установка и закрепление сваи в стреле копра специальными ползунами;

• Погружение сваи.

Производительность свайных работ зависит от принятого сваебойного агрегата и вспомогательных операций по забивке, которые занимают до 70…80% времени.

На сухих местах сваи подвозят заранее и складывают в зоне действия копра, а к плавучим копрам их подвозят на баржах или плашкоутах. Перед установкой в копровые стрелы сваи осматривают и размечают по длине от острия к голове краской через каждые 0,5…1,0 м.

На местности, не покрытой водой (на суходоле), свайные фундаменты сооружают по одной из двух технологических схем:

• до разработки котлована;

• после разработки котлована

До разработки котлована (см. рис.а) сваи погружают на требуемую глубину ниже поверхности грунта с использованием подбабка, устанавливаемого между концом сваи и молотом. Подбабки – это стальные инвентарные конструкции обычно трубчатого сечения, которые извлекают из грунта сразу после забивки сваи. При этой схеме не требуются подмости под копёр. Кроме того, значительно сокращается продолжительность водоотлива, так как в процессе забивки свай он не нужен. Всё это снижает стоимость производства работ. Вместе с тем следует иметь в виду, что использование съёмного подбабка снижает силу удара молота. После забивки всех свай грунт в котловане разрабатывают до отметки голов свай с помощью землеройных машин, между сваями вручную или средствами малой механизации.

Погружение свай после разработки котлована возможно при установке сваепогружающего агрегата на поверхности дна котлована или вне котлована, на его бровках.

Погружение свай с поверхности дна котлована (см. рис.б). Копёр опускают в котлован. В процессе погружения свай необходимо, как правило, вести постоянный водоотлив. Кроме этого нужны достаточно большие размеры котлована.

Погружение свай с помощью рельсового копра на передвижных подмостях (см. рис.в). Копёр располагается на подмостях, которые передвигаются по путям, расположенным на бровках котлована. Данная схема позволяет быстро и точно установить копёр над любой точкой котлована. Передвижные подмости, являющиеся инвентарным оборудованием, можно использовать многократно.

Погружение свай сваебойным агрегатом, расположенным на бровке котлована (см. рис.г). Ведётся в случае, если ширина котлована позволяет вылету копровой стрелы охватывать все точки сооружения.

Рис. Организационно-технологические схемы погружения свай на суходоле

На местности покрытой водой организация свайных работ зависит от глубины акватории, наличия судоходства, его интенсивности и т.д.

Погружение свай с поверхности островка или полуостровка чаще всего применяют при небольшой глубине воды и невысоких скоростях течения. Островок устраивают обычно намывом грунта средствами гидромеханизации, а полуостровок – отсыпкой с берега. Порядок работ такой же, как и на местности, не покрытой водой.

Забивку свай с инвентарных подмостей используют при глубине воды до 5…6 м. Подмости сооружают вокруг фундамента на шпунтовом ограждении или вне его, на временных рабочих мостиках. При использовании рельсовых копров подмости делают передвижными на рельсовых путях, устроенных на насадках шпунтовой стенки (см. рис.а). При использовании более тяжёлой самоходной копровой установки её устанавливают на временный рабочий мостик (см. рис.б).

Погружение свай с плавучих установок (см.рис.в) целесообразно применять при значительной глубине воды, а также при наличии помех судоходству. Однако использование плавучих средств в условиях большого волнения и значительных колебаний уровня воды затруднительно, так как это мешает погружению сваи. В этих случаях целесообразно применять самоподъёмные плавучие платформы (см.рис.г), которые перемещают на плаву от фундамента к фундаменту, а на месте работ с помощью четырёх специальных опорных стоек, вдавливаемых в грунт дна водоёма, поднимают над горизонтом вод.

На местности, покрытой водой, вместо подбабка применяют удленённые сваи, у которых головы в процессе работ возвышаются над горизонтом воды или применяют молоты, работающие под водой.

	б

Рис. Организационно-технологические схемы погружения свай на акватории

В зимний период в тех районах, где реки имеют достаточно мощный и устойчивый ледяной покров, возможно погружение свай и шпунта со льда, по которому перемещают сваепогружающие установки, транспортируют свайные элементы, материалы и оборудование. При забивке свай с помощью копра целесообразно применять передвижной мост, рельсовые пути для которого устанавливают на льду по обе стороны от фундамента с укладкой под рельсы распределяющий настил из толстых брёвен (см. рис.). На месте забивки свай вырубают проруби.