Лекция 6
Типы молотов
Механические (подвесные) молоты применяются достаточно редко и при небольших объемах работ из-за их низкой производительности. Число ударов не превышает 10 – 15 в минуту при массе ударной части 1.25 – 1.5 массы сваи.
Паровоздушные молоты имеют гораздо большую производительность: при массе ударной части от 1.5 до 6 т. число ударов достигает 30 в минуту для молота одиночного действия и около 200 – для молота двойного действия. Основной недостаток паровоздушных молотов – необходимость иметь достаточно мощный мобильный источник пара.
Дизель-молоты сегодня наиболее распространенный тип сваебойного оборудования, что обусловлено его простотой эксплуатации, высокой производительностью, автономностью и относительно низкой стоимостью.
Различают штанговые и трубчатые дизель-молоты.
Ударной частью штангового дизель-молота (ШДМ) является массивный подвижный цилиндр открытый снизу и перемещающийся вдоль напрвляющих штанг. При падении цилиндра на неподвижный поршень в нем (в камере сгорания) резко возрастает температура и давление (происходит сжатие) от чего происходит воспламенение топливо-воздушной смеси. Образовавшаяся в результате сгорания (взрыва) газовая смесь подбрасывает цилиндр вверх, после чего цикл повторяется.
Часть энергии взрыва идет на нанесение удара по оголовнику сваи, отчего она погружается на некоторую величину. Топливо в камеру сгорания поступает через форсунку, находящуюся в блоке поршня, с помощью насоса высокого давления, который приводится в действие подвижным цилиндром. Число ударов штангового ДМ - 50-60 в минуту.
В трубчатых дизель-молотах (ТДМ) направляющей конструкцией является неподвижный цилиндр, имеющий массивную пяту (шабот). Ударная часть ТДМ – подвижный поршень со сферической головкой. Распыление топлива и воспламенение смеси происходит при ударе головки поршня по поверхности сферической впадины цилиндра (такого же радиуса, как и головка у поршня), куда топливо подаётся насосом низкого давления, который по сути лишь дозирует поступление топлива. Число ударов ТДМ – 48-55 в минуту.
Главное преимущество трубчатого дизель-молота, по сравнению со штанговым, состоит в том, что при одинаковой массе ударной части, ТДМ обладает в 2-3 раза большей энергией удара. Однако в зимнее время ШДМ работает более эффективно, т.к. его можно легко запустить при температуре воздуха до -30 гр.С., в то время как ТДМ уже при -20 гр.С. т ребует прогрева в течение примерно 30 минут. Кроме того, ШДМ при отрицательных температурах работает более устойчиво.
Чтобы обеспечить правильную установку и направление погружения сваи, её закрепляют на стреле копровой установки и первые удары производят при небольшой высоте подъёма молота (не более 0,4-0,5 м). Затем высота подъёма молота увеличивается до максимальной и молот запускается в работу.
По мере заглубления сваи, величина погружения её в грунт уменьшается и наступает такой момент, когда после ударов она погружается практически на одну и ту же величину, которую называют отказом.
Отказ свидетельствует о достижении сваей необходимой несущей способности. Её определяют, как среднюю величину после замера погружения после 10-ти ударов.
Серию из 10-ти ударов, производимых для определения средней величины отказа, называют залогом.
Если средний отказ не превышает расчётного, забивку сваи считают законченной.
На практике, когда свая после достижения отказа не погружается до запроектированной отметки («зависает»), необходимо применить более мощное сваебойное оборудование, либо срубить сваю до проектной отметки.
Забивка свай самоходными сваебойными агрегатами.
1- трактор, 2- гидроманипулятор для подъёма молота и свай, 3- гидравлические раскосы, 4- мачта,
5- головка с блоками, 6- молот, 7- стрела заводки сваи под молот, 8- свая, 9- рама, 10 – нижний отводной блок, 11- автомобиль, 12- гидроцилиндры подъёма молота и сваи, 13- опора мачты (для транспортного положения), 14-, 15, 16 – гидроцилиндры наклона мачты, выдвижения стрелы и перемещения мачты, 17 – выносные опоры, 18 – полиспаст, 19- канат молота, 20 – свайный канат, 21 – стреловой канат, 22 – наголовник, 23 – стрела экскаватора, 24- телескопическая распорка.
Вибрационный метод обеспечивает погружение сваи вибрационными машинами, оказывающими на сваю динамическое воздействие. Вибрационное динамическое воздействие позволяет преодолевать сопротивление трения на боковой поверхности сваи, лобовое сопротивление грунта и позволяет погрузить сваю на проектную отметку. Для погружения сваи вибропогружатель, представляющий собой электро-механическую машину вибрационного действия, подвешивают к мачте агрегата и соединяют с оголовником сваи. Действие вибропогружателя основано на принципе взаимного погашения горизонтальных центробежных сил, вызванных дисбалансом вибратора, при суммировании вертикальных центробежных сил.
Более эффективным является виброударный метод погружения свай при помощи вибромолотов.
Метод вдавливаниясвай предусматривает их погружение в грунт с помощью установок, воздействующих на сваю своей массой, либо массой и вибрацией (статическое и динамическое вдавливание).
Самым эффективным является метод вибровдавливания. Метод вдавливания особенно эффективен при погружении коротких свай (до 6 м).
Погружение свай методом завинчивания осуществляется, главным образом, при устройстве небольших отдельно стоящих фундаментов. Винтовые сваи чаще всего завинчивают с помощью специальных агрегатов, смонтированных на базе автомобилей или тракторов.
Погружение свай в вечномерзлые грунты осуществляют следующими методами:
- погружением в оттаявший грунт
- вмораживанием свай
Набивные сваи
Набивные сваи устраиваются на месте их проектного положения путём укладки (набивания) в полости, образуемые в грунте (скважины), бетонной смеси (песка, грунта). Часто набивные сваи (НС) изготавливают с уширенной пятой
(в нижней части).
Способы уширения пяты сваи:
- разбуривание;
- распирание грунта усиленным трамбованием бетона в нижней части
скважины;
- взрыв заряда ВВ в нижней части скважины.
В зависимости от способа образования в грунте полости, методов укладки и уплотнения материалов набивки, сваи подразделяются на:
- буронабивные
- пневмонабивные
- вибротрамбованные
- частотрамбованные
- грунтобетонные
- песчаные
Устройство буронабивных свай.
Характерной особенностью технологии устройства буронабивных свай является предварительное бурение скважин до заданной отметки и последующее формирование ствола сваи (уширение пяты, установка арматуры, бетонирование и т.д.).
В зависимости от грунтовых условий, буронабивные сваи устраивают одним из следующих способов:
- без крепления стенок скважин (сухой способ);
- с использованием глинистого раствора для предотвращения обрушения стенок
скважин;
- с креплением стенок скважин обсадными трубами
После приёмки скважины в ней устанавливают арматурный каркас и производят бетонирование. Обычно используется бетон с осадкой конуса
16-20 см, подаваемый через бетонолитную трубу, диаметром не менее 250 мм.
Бетонолитная труба соединена с приёмной воронкой, в которую бетонная смесь подаётся из автобетоносмесителя. По мере укладки бетона бетонолитную трубу поднимают (метод вертикального перемещения трубы).
Уплотнение бетонной смеси осуществляется глубинными вибраторами.
Буронабивные сваи изготавливают диаметром 880 – 1200 мм и глубиной
до 35 метров.
Установка СО-2 для устройства буронабивных свай.
1- базовая машина,
2- отклоняющий ролик,
3- стойка,
4- оголовок,
5- электропривод,
6- каретка,
7- буровая колонна со шнеком,
8- очиститель,
9- шнек,
10- кондуктор с перехватом,
11- домкрат,
12 –рама.
Технологическая схема изготовления набивной сваи.
а – бурение лидерной скважины, б – пробивка скважины, в – укладка жёсткой бетонной смеси,
г – устройство уширенной пяты, д – бетонирование ствола сваи, 1 – шнек, 2- снаряд, 3- скважина,
4- кондуктор, 5- жёсткая бетонная смесь, 6- бадья, 7 – уширение, 8- армокаркас.
Пневмонабивные сваи
Применяются при устройстве свайных фундаментов в грунтах с большим притоком воды. Бетонную смесь укладывают при постоянном повышенном давлении воздуха, который подается в герметичную полость обсадной трубы от компрессора (через рессивер), что препятствует проникновению воды в обсадную трубу через её открытый нижний торец. Бетонная смесь подаётся небольшими порциями через шлюзовую камеру, оборудованную двумя герметичными шиберными задвижками. Армируют сваю путем погружения стержней арматуры в свежеуложенный бетон.
Вибротрамбованные сваи
В грунт, с помощью вибропогружателя, погружают обсадную трубу с имеющимся на конце съёмным ж\б башмаком. После погружения трубы снимают вибропогружатель и полость обсадной трубы заполняют на 0.8 – 1 м. бетонной смесью. С помощью трамбовочной штанги смесь трамбуют, в результате чего она вместе с башмаком вдавливается в грунт, образуя при этом уширенную пяту. Затем полностью заполняют обсадную трубу бетонной смесью и извлекают её из скважины, после чего устанавливают арматурный каркас.
Частотрамбованные сваи
В грунт, с помощью паровоздушного молота двойного действия погружают обсадную трубу с металлическим башмаком (наконечником) в нижней части. Затем в полости обсадной трубы устраивают армированную ж\б сваю, после чего с помощью ударов паровоздушного молота двойного действия обсадную трубу извлекают. Паровоздушный молот настраивают таким образом, чтобы при ударе вверх обсадная труба поднималась на 4-6 см., а при ударе вниз – опускалась
на 2-3 см. При этом грунтовые стенки скважины распираются бетоном и приобретают гофрированную форму, что значительно повышает несущую способность такой сваи.
Грунтобетонные сваи
Для устройства грунтобетонных свай применяют бурильно-крановые машины с пустотелой буровой штангой, имеющей на конце смесительный бур с режущими и перемешивающими лопостями. Смесительный бур погружается в грунт на необходимую глубину, после чего включается на обратное вращение для перемешивания грунта и извлечения. При этом, через полые штанги, в грунт нагнетается водоцементная суспензия, которая перемешивается с грунтом. В результате образуется грунтобетонная свая, изготовленная на месте и без выемки грунта.
Песчаные сваи
Обсадная труба заполняется песком и с помощью вибропогружателя погружается на проектную глубину. Затем труба извлекается, а песок остаётся в полости скважины, полностью заполняя её. Уплотнение песка происходит за счёт вибрации при извлечении обсадной трубы. Песчаные сваи устраивают глубиной до 7 метров и применяют для уплотнения слабых грунтов.
Свайные фундаменты.
А – с высоким сборным ростверком, Б – с низким монолитным ростверком,
1- железобетонная свая, 2- монолитный железобетонный ростверк, 3- грунт,
4 – цокольная панель, 5 – сборный железобетонный оголовок, 6 – плита перекрытия
подвальной части здания, 7- стеновая панель