1. Общие сведения

Сваи с камуфлетной пятой, образуемой энергией взрыва, применяются в следующих случаях:

• когда с поверхности земли залегают сильносжимаемые, разнородные насыпные, набухающие или просадочные грунты, подстилаемые на относительно небольшой глубине (до 30м) породами, не обладающими просадочными свойствами;

• когда сваи других типов могут быть заменены на камуфлетные такой же несущей способности, но меньшей длины или большей несущей способности при меньшем количестве и меньшей или равной стоимости.

Уширения в основании свай при способе камуфлетирования образуются мгновенно – одним взрывом сосредоточенного заряда в скважине, двумя последовательными взрывами, взрывом кольцевого заряда, групповым взрывом нескольких зарядов, расположенных по периметру скважины.

Набивные сваи с камуфлетной пятой изготавливают в буровых или взрывных скважинах. В устойчивых связных грунтах обсадка скважин инвентарной трубой производится только перед камуфлетированием, в неустойчивых грунтах обсадка скважин осуществляется в процессе их бурения. На дно скважины укладывают взрывчатое вещество, которое сверху прикрывается слоем литого бетона (осадка конуса 12-14см) класса не ниже В10 с крупным заполнителем (щебнем) не более 40мм.

Заряд взрывают после заполнения скважины (обсадной трубы) бетонной смесью на расчетную высоту. Для исключения детонации взрывчатого вещества при сбрасывании бетонной смеси в скважину над зарядом устраивается защитный слой из цементного раствора или песка толщиной не менее 20см. При наличии большого притока воды в скважину бетонирование осуществляется методом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ).

Для устройства камуфлетных уширений применяют взрывчатые вещества (ВВ) нормальной или пониженной мощности. Для зарядов, помещаемых внутри обсадной трубы, используют ВВ нормальной мощности, обладающие бризантными свойствами (тротил, меленит, аммонал, амотол 50/50). Для зарядов, устанавливаемых в скважине ниже обсадной трубы, применяются ВВ как нормальной, так и пониженной мощности с фугасными свойствами, обладающие водостойкостью (аммонит, амотол 80/20, динамоны К и Т).

2. Варианты заданий

Рассчитать технологические параметры процесса камуфлетирования, разработать схему камуфлетирования пяты сваи, используя данные табл. 1.1. Вариант определяется преподавателем.

Таблица 1.1

Исходные данные

№ варианта	Диаметр камуфлетной полости Dк1/ Dк2, м	Диаметр обсадной трубы			Тип грунта		Размещение заряда
		Наружный Dнар, мм	Внутренний Dвн, мм
1	0,6/0,7	273	265	Песок пылеватый средней плотности		Внутри обсадной трубы
2	0,6/0,7	377	367	Песок мелкий плотный		Ниже обсадной трубы в скважине
3	0,6/0,7	273	265	Супесь средней плотности		Ниже обсадной трубы в скважине
4	0,6/0,7	377	367	Суглинок IL˂0		Внутри обсадной трубы
5	0,6/0,7	325	3315	Суглинок 0,5˂IL˂0,75		Ниже обсадной трубы в скважине
6	0,6/0,7	377	367	Глина 0,25˂IL˂0,5		Внутри обсадной трубы
7	0,6/0,7	325	315	Песок рыхлый		Ниже обсадной трубы в скважине
8	0,6/0,7	377	367	Глина 0˂IL˂0,25		Внутри обсадной трубы
9	0,8/0,9	426	416	Супесь пылеватая рыхлая		Ниже обсадной трубы в скважине
10	0,8/0,9	480	470	Глина IL˂0		Внутри обсадной трубы
11	0,8/0,9	426	416	Суглинок 0,25˂IL˂0,5		Ниже обсадной трубы в скважине
12	0,8/0,9	460	450	Глина 0,25˂IL˂0,5		Внутри обсадной трубы
13	0,8/0,9	426	416	Песок мелкий плотный		Ниже обсадной трубы в скважине
14	0,8/0,9	480	470	Супесь средней плотности		Ниже обсадной трубы в скважине
15	0,8/0,9	426	416	Суглинок IL˂0		Внутри обсадной трубы
16	0,8/0,9	460	450	Глина 0˂IL˂0,25		Ниже обсадной трубы в скважине
17	1,0/1,1	530	520	Песок рыхлый		Внутри обсадной трубы
18	1,0/1,1	630	620	Глина 0,25˂IL˂0,5		Ниже обсадной трубы в скважине
19	1,0/1,1	530	520	Супесь пылеватая рыхлая		Внутри обсадной трубы
20	1,0/1,1	630	620	Песок средней крупности плотный		Внутри обсадной трубы
21	1,2/1,4	720	710	Суглинок 0,5˂IL˂0,75		Ниже обсадной трубы в скважине
22	1,2/1,4	630	620	Песок рыхлый		Внутри обсадной трубы
23	1,2/1,4	720	710	Суглинок 0,25˂IL˂0,5		Внутри обсадной трубы
24	1,2/1,4	630	620	Глина 0,25˂IL˂0,5		Внутри обсадной трубы
25	1,2/1,4	720	710	Супесь пылеватая рыхлая		Ниже обсадной трубы в скважине

3. Методические указания по выполнению задания

При расчете технологических параметров процесса камуфлетирования необходимо:

- определить массы зарядов взрывчатых веществ для образования полостей заданного размера;

- определить безопасные расстояния от очага взрыва до фундаментов действующих сооружений;

- определить объем бетонной смеси и высоту столба бетона в скважине для заполнения камуфлетных полостей;

- определить время камуфлетирования;

- разработать технологическую схему камуфлетирования нижнего уширения сваи.

1. Масса заряда:

С=С_к+С_т,

где С_к – масса заряда ВВ для образования камуфлетной полости, кг,

С_т – масса заряда ВВ на разрыв металлической обсадной трубы, кг.

С_к=К_пD_к³,

где К_п – коэффициент сопротивления грунта отжатию взрывом при образовании полости, кг/м³, (принимается в зависимости от типа грунта и мощности ВВ, см. приложение 1),

D_к – диаметр камуфлетной полости, м.

С_т=q(D_нар­²-D­_вн²)/4,

где q – удельный расход ВВ, г/см²,

D_нар­, D­_вн – наружный и внутренний диаметр трубы.

Для труб диаметром до 500мм – q=5г/см²,

для труб диаметром 500-700мм – q=7г/см²,

для труб диаметром 700-800мм – q=10г/см².

2. Безопасное расстояние от очага камуфлетного одиночного взрыва (центра заряда) до ближайшей части фундамента близко расположенных сооружений (по сейсмическому влиянию) определяется по формуле:

R=10Т_р=10К_р ,

где Т_р – радиус разрушения, м,

К_р – коэффициент сопротивления грунта разрушению взрывом, м/кг^1/3, (принимается в зависимости от мощности ВВ, см. приложение 1),

С – масса заряда ВВ, кг.

При групповых взрывах рассчитывается эквивалентный заряд и усредненное расстояние по сейсмическому влиянию одновременно взрываемых зарядов:

С_экв=С₁(R_экв/R₁)³+ С₂(R_экв/R₂)³

R_экв=(R₁· ₁+ R₂ ₂)/( ₁+ ₂),

где С₁, С₂ – массы одновременно взрываемых одиночных зарядов, кг,

R₁, R₂ – расстояния от зарядов до ближайшей части фундамента действующего сооружения, м.

3. Объем бетонной смеси для заполнения камуфлетной полости:

V_к=1,1D_к³/6=0,576 D_к³,

где 1,1 – коэффициент, учитывающий увеличение объема бетонной смеси на заполнение трещин.

Минимальная высота заполнения обсадной трубы или сваи-оболочки бетонной смесью для камуфлетирования сваи в неустойчивых грунтах назначается из условия ее проседания после взрыва на высоту столба смеси, необходимой для заполнения камуфлетной полости с запасом на 2м бетонной пробки в трубе.

Высота столба бетонной смеси в обсадной трубе:

L₀=0,73D_к³/D_вн²,

где D_вн – внутренний диаметр трубы, м.

Полная высота столба бетонной смеси в трубе:

L_б=L₀+2

4. Нормативное время камуфлетирования _к определяется с учетом всех затрат времени от приготовления бетонной смеси до момента взрыва заряда. Это время должно быть меньше срока схватывания цемента и принимается не более 1ч в летнее время и 2ч при температуре ниже +5⁰С.

5. На схеме необходимо представить разрез скважины с основными размерами и размещением заряда взрывчатого вещества.

Рис. 1.1 Схема камуфлетирования пяты сваи

1 – скважина, 2 – обсадная труба, 3 – бетонная смесь, 4 – песчаная подушка,

5. – заряд ВВ, 6 – камуфлетная полость

4. Пример выполнения задания по устройству буронабивных свай с камуфлетной пятой

Задание: Определить массы камуфлетных зарядов взрывчатых веществ для образования полостей заданного размера, безопасные расстояния от очага взрыва до фундаментов действующих сооружений, а также объем бетонной смеси и высоту столба бетона в скважинах для заполнения камуфлетных полостей в суглинках с J_L=0,4 при температуре воздуха t_возд > +5⁰С, с применением обсадной трубы с D_нар=325мм, D_вн=315мм. Сваи имеют камуфлетные пяты двух размеров: D_к1=0,85м и D_к2=0,95м. Размещение зарядов предусмотрено внутри обсадных труб.

Решение: 1.4.1. В соответствии с заданным значением I_L по прил. 1 определяются коэффициенты К_п=1,1кг/м3 и К_р=1,0м/кг^1/3 как для ВВ нормальной мощности. Производим расчёт массы зарядов ВВ на образование полостей в грунте:

С_к1=1,1*0,85³=0,676кг,

С_к2=1,1*0,95³=0,943кг.

В соответствии с диаметрами обсадной трубы D_нар и D_вн определяются массы заряда ВВ на разрыв обсадной трубы:

С_т=3,14*5*(32,5²-31,5²/4=251г=0,251кг,

где q=5г/см² принимается при диаметре обсадной трубы до 500мм.

Суммарные массы зарядов ВВ:

С₁=0,676+0,251=0,927кг

С₂=0,943+0,251=1,194кг.

1.4.2. Определяются безопасные расстояния от очага взрыва до фундаментов эксплуатируемых зданий или сооружений:

R₁=10*1,0* =9,8м,

R₂=10*1,0* =10,6м.

Эквивалентная масса заряда и усредненное расстояние по сейсмическому влиянию одновременно взрываемых зарядов №1 и №2:

R_экв=(9,8· + 10,6 )/( + =10,2м,

С_экв= 0,927(10,2/9,8)³+1,194(10,2/10,6)³=2,147кг

1.4.3. Определяется объем камуфлетных полостей

V_к1=1,13,140,85³/6=0,35м³,

V_к2=1,13,140,95³/6=0,50м³

Высота бетонной смеси в обсадной трубе:

L₀₁=0,730,85³/0,315²=4,5м,

L₀₂=0,730,95³/0,315²=6,3м,

Полная высота столба бетонной смеси в трубе:

L_б=4,5+2=6,5м,

L_б=6,3+2=8,3м.

1.4.4. С учетом заданной температуры воздуха продолжительность процесса устройства камуфлетной пяты сваи (от момента приготовления бетонной смеси до момента взрыва заряда ВВ) _к˂1ч.

1.4.5. технологическая схема камуфлетирования пяты сваи должна соответствовать рис. 1.1, размеры определяются исходными данными и расчетом.

ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ №2

Определение минимальной энергии удара молота и выбор типа молота для забивки свай и шпунта

1. Общие сведения

Фундаменты из свай, свай-оболочек, свай-столбов устраиваются при наличии в верхней части основания слабых грунтов. В зависимости от характера размещения свай выделяют следующие виды свайных фундаментов:

• одиночные сваи;

• свайные кусты;

• ленты;

• сплошное свайное поле.

По материалу сваи подразделяются на деревянные, железобетонные, металлические и комбинированные. Железобетонные сваи являются наиболее универсальными.

По способу погружения в грунт сваи могут быть забивные, погружаемые вибрированием, вдавливанием, ввинчиванием. Для погружения забивных свай используют свайные молоты, для погружения свай вибрированием - вибропогружатели и вибромолоты. Вдавливаемые сваи используются в случае, когда нельзя применять динамическое воздействие. Ввинчиваемые сваи применяются для устройства фундаментов, работающих на выдергивание.

Свайный молот включает в себя ударник (падающую или ударную часть) и наковальню, или шабот (неподвижную часть, жёстко соединённую с головой сваи). Кроме того, в сосав свайного молота входят устройства для привода (подъёма) ударной части и её направления. Различают механические, паровоздушные, дизельные и гидравлические свайные молоты.

Выбор оборудования для погружения свай и свай-оболочек производится по методике, описанной в [3].