Ударный метод

Ударный метод погружения свай основан на забивке свай моло­тами—’механическими, паровоздушными одиночного и двойного действия и дизель-молотами, которые работают с копрами или мо­бильными копровыми (сваебойными) установками, обеспечивающи­ми направленное движение сваи и молота и механизацию вспомо­гательных операций.

Этим методом можно погружать различные железобетонные сваи (сплошные, трубчатые, крестообразные), а также деревянные сваи, деревянный и стальной шпунты.

Процесс забивки сваи состоит из следующих операций: пере­мещения (переезда) сваебойной установки к месту погружения очередной сваи; установки и выверки, подтаскивания, подъема сваи и установки ее в плане в проектное положение; забивки сваи; измерения погружения сваи; динамического ее испытания.

Трудоемкость и продолжительность перемещения, установки и выверки сваебойной установки зависят от ее конструкции. Универ­сальные металлические копры башенного типа, установленные на платформах-тележках, передвигаются на колесах по рельсам, име­ют большую грузоподъемность (учитываются масса сваи и молота) и значительную собственную массу (вместе с лебедкой — до 20 т). Монтаж и демонтаж этих копров и устройство для них рельсовых путей — весьма трудоемкие процессы. Поэтому их применяют для ‘забивки свай длиной более 12 м при большом объеме свайных работ на объекте.

Наиболее распространены в промышленном и гражданском строительстве сваи длиной 6… 10 м, их забивают с по­мощью самоходных сваебойных установок (рис. VIII.1), изго­товленных на базе кранов, тракторов, автомобилей и экскаваторов. Эти сваебойные установки маневренны и имеют механизмы для выравнивания стрелы, что упрощает их установку и выверку.

Подтаскивание и подъем железобетонной сваи — тоже трудоем­кие операции. При забивке длинных свай универсальным копром рекомендуется включать в комплект механизмов автомобильный кран, который поддерживает сваю за нижнюю скобу, постепенно приближаясь к копру. В это же время голова сваи поднимается за верхнюю петлю подъемным устройством, имеющимся на копре. При отсутствии автокрана сваю подают и поднимают с помощью двух вагонеток и специального подъемного приспособления. При таком решении трудоемкость этих операций существенно возраста­ет и, кроме того, сваи часто повреждаются.

Современные сваебойные установки имеют специальные устрой­ства, механизирующие процесс подтаскивания и подъема свай, а также установку головы сваи в наголовнике. Так, копровая установ­ка, показанная на рис. VIII.2, имеет выбросную стрелу, вылет ко­торой изменяется с помощью гидравлического устройства. Сваи небольшой длины (6…8 м) можно подтаскивать таким образом, чтобы их острие скользило по грунту.

Эффективность операции забивки свай и основном зависит от типа свайного молота и прежде всего от правильного определения соотношения между его массой и массой сваи, а также от соответст­вия системы молота виду грунта и воздействия его на голову сваи.

Механические (подвесные) молоты из-за низкой производитель­ности (10…15 ударов в 1 мин) применяют лишь при небольших объемах свайных работ.

Масса ударной части свободно падающего молота при забивке сваи длиной 12 м в плотные грунты должна равняться 1,5 массы сваи с наголовником, а при забивке в грунты средней плотности — 1,25 этой массы.

Ударный метод

Ударный метод

VI11.2, Схема подтаскивания сваи

Сваебойной установкой 1 — забивная свая; 2 — штабель свай; 3 — стрела

VIII.1. Сваебойные установки а — на базе трактора; 1 — трактор; 2 — гидромультипликаторы для подъема моло­та и сваи; 3 — гидравлические раскосы;

4 — мачта; 5 — головка с блоками; 6 — Т — стрелка заводки сваи под молот; 8 — свая; 9— рама; 10— нижний отводной блок; б — иа базе автомобиля; 1 — опо­ры мачты (для транспортного положения); 2 — автомобиль; 3 — гидромультиплика­торы для подъема молота и сваи; 4 — гидроцилиндры подъема молота и сваи;

5 — гидроцилиндры наклона мачты; 6 — гидроцилиидр выдвижения стрелы; 7 — гидроцилиндр перемещения мачты; 8 — мачта; 9 — головка с блоками; 10 — мо­лот; 11 — рама; 12 — свая; 13 — вынос­ные опоры; в — на базе экскаватора; / — полиспаст; 2 — канал молота; 3 — свай­ный каиат; 4 — стреловой канат; 5 — головка с блоками; 6 — молот; 7 — наго­ловник; 8 — мачта; 9 — свая; 10 — стре­ла экскаватора; 11 — телескопическая

Распорка

Паровоздушные молоты бывают одиночного и двойного дейст­

Вия.

Молоты одиночного действия имеют массу ударной части 1,25… 6 т, число ударов в 1 мин у большинства моделей этих молотов не превышает 30.

Паровоздушные молоты двойного действия выпускают различ­ных марок, отличающихся между собой по конструкции. У боль­шинства паровоздушных молотов двойного действия ударной ча­стью является поршень. Молот двойного действия может делать более 200 ударов в 1 мин. Число ударов можно регулировать авто­матически. С помощью молотов двойного действия сваи забивают в вертикальном н наклонном положении в грунты различной плот­ности.

Масса ударной части паровоздушных молотов двойного дейст­вия составляет 15…25% общей массы молота, а масса ударной ча­сти молотов одиночного действия — 65…76% ■

Широко применяемые дизель-молоты по сравнению с паровоз­душными молотамд отличаются более высокой ‘ производитель­ностью, простотой в эксплуатации, автономностью действия и более низкой стоимостью. Автономность дизель-молотов обеспечивается путем подъема ударной части за счет рабочего хода двухтактного двигателя, составляющего основу дизель-молота.

На стройках применяют штанговые и трубчатые дизель-молоты. Ударная часть штанговых дизель-молотов (рис. VIII.3,а)—подвиж­ный цилиндр, открытый снизу и перемещающийся в направляющих штангах. При падении цилиндра на неподвижный поршень в камере сгорания воспламеняется смесь воздуха и топлива. Образующаяся в результате сгорания смеси энергия подбрасывает цилиндр вверх, после чего происходит новый удар и цикл повторяется. Топливо поступает в форсунку камеры сгорания по трубке, проходящей в блоке поршня, с помощью насоса высокого давления, который при­водится в действие подвижным цилиндром.

В трубчатых дизель-молотах (рис. VIII. 3,6) неподвижный ци­линдр, имеющий шабот (пяту), является направляющей конструк­цией. Ударная часть молота — подвижный поршень с головкой. Распыление топлива и воспламенение смеси происходят при ударе головки поршня по поверхности сферической впадины цилиндра, куда топливо подает насос низкого давления, который по существу лишь дозирует поступление смеси.

Число ударов в 1 мин у штанговых дизель-молотов 50…60, у трубчатых — 47…55.

Главное преимущество дизель-молота трубчатого типа по срав­нению со штанговыми дизель-молотами состоит в том, что при оди­наковой массе ударной части они обладают значительно большей (в 2…3 раза) энергией удара. Так, для забивки свай длиной 8… 10 м рекомендуется принимать следующее отношение массы ударной части молота к массе сваи: 1,25 при штанговых и 0,7…0,5 при трубчатых дизель-молотах.

Зимой штанговые дизель-молоты работают более эффективно, чем трубчатые молоты. Их можно запустить при температуре —30°С, а для надежного запуска трубчатого дизель-молота уже при температуре до —20°С нужно применять специальные присадки к топливу и предварительно подогревать молот в течение 20…30 мин. В процессе забивки свай в этих условиях штанговые дизель-молоты работают также более устойчиво.

VIII.3. Схемы дизель-молота

А — штангового; 6 — трубчатого; ‘ — подвижный цилиндр; 2 — направляющие штаиги; 3 — пор­шень; 4 — подвижный поршень; 5 — головка; 6 — неподвижный цилиндр; 7 — шабот

VIII.4. Схема наголовника с поворотной рамкой

4

JriFh, RQij

/ — наголовник; 2 — серьга; 3 — цапфа; 4 — по­воротная рамка; 5 — штифт; 6 — планка; 7 — свая; S — петля; 9 — карабин; 10 — стальной ка­нат

VIII.5. Схема автоматического суммирующего от- казомера

57

І"’

7-е

/ — свая; 2 — хомут; 3 — шарнир; 4 — храповая линейка; 5 — направляющая; if — указатель упру­гого отказа; 7 — мерная линейка для измерения упругого отказа; S — хомут опоры; 9 — подклад­ка; 10 — опора; И — шарнир; 12 — указатель ос­таточного отказа; 13 — мерная линейка для из­мерения остаточного отказа; 14 — направляющая ‘

Несмотря на ряд достоинств, при­менять дизель-молоты в ряде слу­чаев нецелесообразно, например при забивке свай в мягкие податливые грунты и грунты с сильносжимае — мыми прослойками, когда из-за не­достаточной жесткости основания трудно привести в действие дизель — молот, поскольку ударная часть поднимается на недостаточную вы­соту и требуемого сжатия в камере сгорания не происходит. Дизель-мо­лотами нельзя забивать сваи под водой.

При выборе типа молота (в зави­симости от массы свай и вида грун­тов) необходимо учитывать коэффи­циенты применимости К.

K = (Q + q)/W, (VIII. 1)

Где Q — масса молота, кг; q — масса сваи с наголовником, кг; W — энергия удара по паспорту.

Ударный метод

Ударный метод

Значения К колеблются от 2 до 6 (в зависимости от материала сваи и типа молота). Для забивки желе­зобетонных свай с помощью подвес­ных молотов К=3, с помощью оди­ночного действия и штанговых ди­зель-молотов К— 5, молтов двойно­го действия и трубчатых дизель-мо­лотов К=6.

Наголовники необходимы для закрепления сваи в направляю­щих сваебойной установки, предохранения головы сваи от разру­шения ударами молота и равномерного распределения удара по_ площади сваи. При забивке свай подвесными и паровоздушными’ молотами применяют металлические сварные и литые наголовни­ки в виде опрокинутых коробок, имеющих внутри амортизацион­ную прокладку, выполненную из досок твердых пород древесины или полимерных материалов.

Внутренняя полость наголовника должна соответствовать очер­танию и размерам головы сваи. Обычно наголовник подвешива­ют к молоту за ушки и вместе с ним поднимают и опускают на сваю. Наголовники дизель-молотов с поворотной рамкой (рис. •VIII.4) позволяют при опущенном молоте заводить во внутрен­нюю полость головку сваи, лежащей на грунте, что несколько сокращает продолжительность подъема сваи. Применение наго­ловников сокращает продолжительность установки сваи.

Забивку сваи начинают с медленного опускания молота на наголовник после установки сваи на грунт и ее выверки. Под действием массы молота свая погружается в грунт. Чтобы обес­печить правильное направление сваи, первые удары производят с небольшой высоты подъема молота (как правило, не более 0,4…0,5 м). В начале погружения необходимо отсчитывать число ударов на каждый метр погружения сваи, отмечая при этом среднюю высоту падения ударной части подвесного молота оди­ночного действия. При использовании молотов и дизель-молотов замеряют время действия молота, расходуемое на каждый метр погружения сваи, число ударов в мин, а молотов двойного дей­ствия—давление пара (воздуха). В начале забивки необходимо внимательно наблюдать за правильностью погружения сваи в плане и по вертикали или по заданному углу наклона (при за­бивке наклонных свай).

В конце забивки с помощью подвесных молотов и паровоз­душных молотов одиночного действия, когда острие сваи погру­жено приблизительно до проектной отметки или получен проект­ный отказ, забивку производят «залогами» по 10 ударов в каж­дом. При забивке свай молотами двойного действия и дизель — молотами считать удары (из-за их большой частоты) практичес­ки невозможно. В этих случаях за отказ принимают величину погружения сваи за 1 мин. Отказы измеряют с погрешностью не более 1 мм.

Сваи, не давшие контрольного отказа после перерыва продол­жительностью 3…4 дня, подвергают контрольной добивке. Если глубина погружения сваи не достигла 85% проектной, а на про­тяжении трех последовательных залогов получен расчетный от­каз, необходимо выяснить причины этого явления и согласовать с проектной организацией порядок дальнейшего ведения свайных работ.

Динамические испытания свай проводят для определения их несущей способности. Более точным, но в то же время более дорогим и трудоемким является способ статических нагрузок, требующий к тому же проведения длительных испытаний. При динамическом способе определяют несущую способность сваи в зависимости от энергии удара свайного погружателя при ее за­бивке. Отказы при этом способе устанавливают с помощью отка — зомеров, которые можно ставить на грунт или подвешивать на сваю. Показанный на рис. VIII.5 полуавтоматический суммирую­щий отказомер хомутом крепят к свае. Он состоит из храповой линейки, вдоль которой перемещают указатели отказов. При по­гружении сваи в грунт один из указателей движется вниз и по­казывает на мерной линейке суммарное значение остаточного отказа. При некотором обратном движеиии сваи за счет упругой реакции грунта второй указатель перемещается вверх и показы­вает на мерной линейке суммарное значение упругого отказа.

Измерения, производимые при погружении сваи, и динамиче­ские испытания являются вспомогательными операциями.

Основная операция (забивка) продолжается 10 мин, а 15 мин (60% общей продолжительности цикла) затрачивается на вспомо­гательные операции. При несамоходных копрах и производстве свайных работ в зимних условиях вспомогательные операции за­нимают 70…80% времени, расходуемого на погружение сваи. Та­ким образом, становится очевидным, что механизация и авто­матизация вспомогательных работ имеют не меньшее значение, чем механизация и автоматизация основных процессов.

В системах, автматизирующих процесс забивки свай, осуще­ствляется автоматизация основных операций (запуск дизель-мо­лота, выключение его при достижении острием сваи проектной отметки) и таких вспомогательных операций, как учет числа ударов, запись на ленте самописца характеристики погружения сваи и др.

Особенности забивки некоторых видов свай. Рассмотренный выше метод забивки применительно к вертикальным призматиче­ским железобетонным сваям с обычной или предварительно на­пряженной продольной арматурой и хомутами можно использо­вать и для забивки других видов заранее изготовленных свай. Однако из-за особенностей конструкции и материала свай в ряде случаев приходится выполнять дополнительные операции, видо­изменять приспособления, а иногда ограничивать область приме­нения процесса.

При забивке железобетонных трубчатых свай, когда их соби­рают из звеньев, возникает дополнительная операция по стыковке труб перед подъемом сваи (по два звена) и в процессе погруже­ния. При этом наголовники должны иметь специальную конструк­цию с амортизирующей прокладкой, расположенной по окружно­сти.

Железобетонные сваи без поперечного армирования можно по­гружать в песчаные и глинистые грунты полутвердой консистен­ции. При этом особое внимание следует обращать на обеспечение точного центрирования сваи по отношению к молоту.

Наклонные сваи забивают сваебойными установками, направ­ляющие мачты которых могут быть установлены с наклоном. Для придания правильного направления в ряде копров применяют ка­ретки, одну из которых прикрепляют к нижней части мачты, а другую — к нижней части молота. Мачту устанавливают по ука­зателю наклона, который имеет шкалу с делениями.

Если забивают сваи, расположенные ниже уровня стоянки сваебойной установки, используют дополнительные секции мачты, предназначенные для наращивания ее нижней основной секции.

Металлические шпунтовые сваи (металлический шпунт) луч­ше всего погружать пакетами, состоящими из двух-трех шпунтов, объединенных общим наголовником.

• Для погружения деревянных свай и шпунтов не требуется мощных сваебойных установок. В этих случаях часто применяют передвижные деревянные копры с подвесными молотами. Под­таскивают и поднимают такие сваи с помощью стропов.

Дополнительные операции здесь — надевание на головку сваи металлического бугеля для предохранения ее от разрушения при ударах молота и надевание на острие сваи металлического баш­мака, когда основание выложено плотными грунтами.

Если бревна, из которых готовят сваи, имеют недостаточную длину для получения сваи длиной, предусмотренной проектом, их наращивают с помощью стыков различных типов: впритык к тру­бе и др. Устройство стыков является весьма трудоемкой опера­цией и, кроме того, как правило, приводит к образованию слабых мест в свайном сооружении.

Добавить комментарий

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