Погружение свай в мерзлые грунты

При погружении свай зимой в сезоннопромерзающие грунты при­ходится выполнять дополнительные операции или отдельные про­цессы, увеличивающие трудоемкость и продолжительность свайных работ. Без дополнительных операций’, но с некоторым снижением производительности установок удается обходиться при погруже­нии свай мощными молотами и вибромолотами, если глубина про­мерзания ие превышает 0,7 м. В остальных случаях следует созда­вать условия, близкие к летним. Для этого необходимо предотвра­щать промерзание грунта путем заблаговременного утепления мест

Забивки свай подручными материалами (опилки, солома и т. п.). В этих же целях мерзлый грунт разрушают на месте забивки свай механическими способами, принятыми при разработке мерзлых грунтов; устраивают лидирующее скважины бурильными машина­ми и специальными виброударными установками или нарезают про­рези по рядам будущих свай с помощью баровых машин; оттаива­ют слой мерзлого грунта.

Грунт оттаивают различными способами: огневым с помощью ручных и станковых термобуров с реактивными горелками, тер­мохимическим. В этом случае в металлической коробке цилинд­рической формы, располагаемой на. месте сваи, сжигают ацети­лен, который образуется из карбида кальция, заливаемого водой. Применяют также глубинный электропрогрев грунтов. Иногда грунты отогревают ТЭНами (тепловыми электронагревателями) или близкими к ним по принципу действия электронагревателя­ми. ТЭНы и электронагреватели устанавливают в узкие скважи­ны, пробуренные в грунте до отметки 25…30 см выше глубины промерзания. Для бурения этих скважин целесообразно приме­нять одношпиндельные установки, смонтированные на одноосном прицепе.

Перед исполнением контрольного динамического испытания сваи (после ее «отдыха») должны быть приняты меры по устра­нению воздействия смерзания сваи с грунтом.

При выборе способа подготовки слоя мерзлого грунта в местах забивки свай помимо сравнения трудоемкости и стоимо­сти процесса необходимо учитывать, что при устройстве лидирую­щих скважин несущая способность висячих свай может снижать­ся на 15…20%, при оттаивании несущая способность сваи повы­шается на 10…15;%.

Методы погружения свай в вечномерзлые грунты отличаются технологическими особенностями, обусловленными физико-меха — ническими свойствами мерзлых грунтов, которые в ненарушенном состоянии имеют высокую несущую способность. Поэтому в этих условиях при выполнении свайных работ необходимо максималь­но сохранять мерзлые грунты в их естественном состоянии, а на участках, где в процессе погружения свай нарушается струк­тура грунта, следует восстанавливать свойства этих грунтов. Вмерзание свай, иначе говоря — смерзание их поверхности с грунтом, приводит к тому, что сваи приобретают высокую несу­щую способность. Это явление может быть эффективно использо­вано при погружении свай в твердомерзлые грунты, условно отно­симые к низкотемпературным. У этих грунтов среднегодовая тем­пература на глубине 5…10 м не выше —0,6°С для супесей,— 1°С для суглинков и — 1,5°С для глин.

Погружают сваи в твердомерзлые грунты главным образом двумя методами: в оттаявший грунт или в пробуренные скважи­ны, диаметр которых превышает наибольший размер поперечно­го сечения сваи. При погружении свай в оттаявший грунт вначале оттаивают и затем погружают сваи в образовавшуюся в мерзлом грунте полость разжиженного грунта. Грунт оттаивают с помощью паровой иглы, перфорированной в нижнем конце (рис. VIII.10). Под действием пара (давлением 0,4…0,8 МЛа), выходящего у ост­рия иглы, грунт разжижается до текучего состояния, и в него по­гружают иглу по проектной глубины.

В грунтах с небольшим количеством льда можно получить по­лость нужных размеров в короткое время (1…3 ч), а в грунтах с большой степенью насыщения льдом этот процесс происходит в течение 6… 8 ч. Скорость погружения иглы определяют с таким расчетом, чтобы диаметр протаянной полости в 2…3 раза превышал наибольший размер сваи в поперечном сечении.

Через некоторое время после погружения происходит вмерза­ние и свая, будучи как бы заделанной в толщу вечномерзлого грунта, приобретает необходимую несущую способность.

Метод погружения сваи в пробуренные скважины (рис. VIII. 11) предусматривает такую последовательность процессов и опе­раций: бурение скважины с помощью установки, размещенной на песчано-гравийной или шлаковой подсыпке, обеспечивающей возможность перемещения оборудования при слабых. местных грунтах, с погружением в деятельном слое во избежание ополза­ния грунта в скважину обсадной трубы; заполнение скважины песчано-глинистым раствором до отметки, при которой объем раствора с некоторым избытком достаточен для заполнения зазоров между стенками скважины и сваи после ее погружения; погружение сваи, сопровождающееся выжиманием раствора; извлечение обсадной трубы.

До начала работ по устройству ростверка раствор должен замерзнуть, т. е. свая должна вмерзнуть. Этот метод, применяе­мый в зимних условиях, когда деятельный слой находится в мерзлом состоянии, позволяет отказаться от обсадных труб.

При выполнении свайных работ в вечномерзлых грунтах весь­ма эффективным является проходка скважины с помощью трубчатых буролидеров (рис. VIII. 12), являющихся сменными рабочими органами сваепогружающих установок. Трубчатый бур имеет специальный наконечник и работает вместе с вибромоло­том; Отделяя керн от массива грунта, трубчатый бур проходит через деятельный слой и погружается на необходимую глубину в вечномерзлую толщу. Между трубой и стенкой скважины мо­жет образоваться зазор, который облегчает погружение трубча­того бура, даже если в него оплывет грунт деятельного слоя.

В пластично-мерзлые, высокотемпературные (со среднегодо­вой температурой не ниже —1°С) грунты сваи погружают забив­ным или бурозабивным методом. Методы погружения в оттаян­ный грунт и в скважины большего сечения, чем сечение свай, в условиях высокотемпературных грунтов малопригодны из-за того, что вмерзание сваи происходит весьма медленно. Забивать сваи можно в пластично-мерзлые пылеватые суглинки и песчаные грунты, не содержащие включений, и только в период сезонного от­таивания, так как зимой грунты деятельного слоя охлаждаются до

Погружение свай в мерзлые грунты

Погружение свай в мерзлые грунты

*)

Погружение свай в мерзлые грунты

VIII.10. Схемы процесса погружения сваи в мерзлый груит методом оттаивания

А — оттаивание грунта; б — погружение сваи; в — паровая игла; t — поддерживающие козлы; 2 — мерзлый грунт; 3 — разжиженный грунт; 4 — сваепогружающая установка, 4 вибропогружатель; 6 — свая; 7 — паровод; « — головная заглушка; 9 — патрубок,

Остр не иглы

Погружение свай в мерзлые грунты

Погружение свай в мерзлые грунты

VIII.11. Схема процесса погружения сваи в пробурен­ную скважину

А — бурение скважины; б — заполнение скважины песча — но-глинистым раствором; в — погружение сваи; г — из­влечение обсадной трубы; t — буровая установка; 2 — подсыпка; 3 — деятельный слой грунта; 4 — обсадная труба; 5 —мерзлый грунт; 6 — песчано-глинистый ра­створ; 7 — свая

VIII.12. Схема проходки скважины трубчатым лидером 1 — вибромолот; 2 — бур; 3 — керн; 4 — деятельный слой; 5 —зазор; .6 —мерзлый грунт; 7 — наконечник бура

—5…— 10°С и становятся твердомерзлыми. Поэтому область при­менения бурозабивного метода значительно шире.

Бурозабивным методом сваи погружают в два этапа. На пер­вом этапе пробуривают лидирующую скважину, диаметр которой принимается на 1…2 см меньше стороны сваи. На втором этапе погружают сваю с помощью вибромолота или дизель-молота. При этом грунт отжимается от углов сваи к середине ее стенок. Грунт оттаивает за счет тепловой энергии, трансформированной из механической, развиваемой молотом, и частичного. выжимания грунта из скважины. Достаточно оттаять тонкий слой грунта — и температура в зоне, прилегающей к свае, повысится на весь­ма незначительную величину, процесс вмерзания сваи в грунт произойдет за короткое время. Применение лидирующих скважин позволяет повысить точность установки сваи, обеспечить погруже­ние ее на проектную глубину, устранить случаи поломки сваи при попадании под острие валунов и др.

Рассмотренные методы погружения в вечномерзлые грунты применяют для погружения железобетонных свай, иногда для погружения металлических шпунтов, а также деревянных свай. Деревянные сваи при изготовлении следует пропитывать креозо­том или другим антисептиком для предохранения от гниения у зоне переменной влажности.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *