Лекция 17. Машины для устройства свайных фундаментов

1. Способы устройства свайных фундаментов

Для устройства свайных фундаментов применяют забивные, винтовые и набивные сваи. Два первых типа свай изготовляют на заводах, а третий устраивают на месте из монолитного железобетона или в сочетании со сборными элементами заводского изготовления. В настоящее время на стройках массовое применение (более 90 % от общего объема применяемых свай) получили главным образом забивные железобетонные сваи квадратного сечения 0,2х0,2. 0,4х0,4м длиной до 20 м

Используются также винтовые металлические сваи, воспринимающие в равной мере как вдавливающие, так и выдергивающие нагрузки. Их применяют, в частности, для заанкеривания трубопроводов, укладываемых в грунтах с подвижным поверхностным слоем, в качестве инвентарных анкерных устройств для стендовых испытаний конструкций на статические нагрузки и т.п. Набивные сваи в нашей стране широкого распространения не получили. Во многих зарубежных странах свайные фундаменты изготовляют преимущественно буронабивным способом.

Сваи заводского изготовления погружают в грунт приложением внешней вертикальной или наклонной нагрузки (забивные сваи) или в сочетании ее с парой сил, действующих в перпендикулярной плоскости (винтовые сваи). Этими силами преодолеваются силы сопротивления грунта погружению в него сваи. В зависимости от структуры, гранулометрического состава, влажности, параметров внутреннего и внешнего трения и других свойств грунты оказывают различные сопротивления погружению свай. В наиболее податливые глинистые и супесчаные грунты текучей и текучепластичной консистенции забивные сваи погружают вдавливанием. Чтобы противостоять большим реактивным силам сопротивления грунта, применяемое оборудование должно обладать большой массой. В противном случае оно будет отрываться от земли (подниматься над ней), не производя полезной работы.

Для интенсификации процесса погружения забивных свай реализуются два основных направления: создание технических средств, с помощью которых можно обеспечить требуемые для погружения свай нагрузки при уменьшенной массе оборудования, и средств, изменяющих силовое взаимодействие сваи с грунтом по разделяющим их поверхностям и уменьшающим тем самым сопротивляемость грунта погружению сваи, что в конечном счете приводит к снижению требуемых внешних нагрузок, а следовательно, и к меньшей массе оборудования. В первом случае применяют сваебойное оборудование — свайные молоты, которые передают свае ударную нагрузку. Дополнительно к вдавливающей нагрузке, которая передается в виде сил гравитации — собственных и взаимодействующих с ней рабочих органов, свае передается часть кинетической энергии падающего на нее ударного рабочего органа. Ударный метод погружения свай широко применяют в строительстве, практически в любых грунтовых условиях, кроме скальных.

Второе направление реализовано в конструкциях вибропогружателей, которые нагружают сваю периодически изменяемой по значению и направлению возмущающей нагрузкой высокой частоты. Вследствие высоких мгновенных относительных знакопеременных скоростей в пограничной со сваей зоне резко снижается коэффициент внутреннего и внешнего трения грунта, который приобретает свойства жидкости, чем снижается его сопротивляемость погружению сваи. В результате вибрационного силового взаимодействия сваи с грунтом для ее эффективного, соизмеримого по скорости с другими способами, погружения достаточно небольшой гравитационной при-грузки. Этот метод весьма эффективен при погружении свай в водонасыщенные песчаные грунты, а также другие грунты пластичной консистенции. По сравнению с ударным способом в указанных грунтах вибропогружением можно повысить производительность труда в 2,5. 3 раза при снижении стоимости работ в 1,5. 2 раза.

С уменьшением влажности грунтов для погружения свай с использованием виброэффекта к ним требуется прикладывать большие статические или динамические (ударные) вертикальные нагрузки. Способы погружения свай сочетанием указанных нагрузок называют соответственно вибровдавливанием и виброударным погружением. Каждую из составных частей нагрузок при погружении свай вибровдавливанием (вибрационную и вдавливающую) передают на сваю различными механизмами вибровдавливающего агрегата. Виброударную нагрузку можно генерировать одним механизмом — вибромолотом.

Для завинчивания свай можно применять все перечисленные методы с тем, однако, отличием, что реализующие их механизмы должны обладать возможностью передавать

свае пары сил в горизонтальной плоскости. В строительной практике применяют кабестаны — устройства, осуществляющие статический способ передачи вращающих сил. Вертикальная пригрузка сваи при этом способе ее погружения обязательна, особенно на начальном этапе, когда лопасти сваи еще недостаточно защемлены грунтом. Завинчиванием можно погружать сваи в щебенисто-галечные, гравийно-песчаные. глинистые, а также мерзлые (песчаные и глинистые) грунты.

Перед устройством ростверков конструкций, объединяющих сваи и служащих для передачи нагрузки от надземной части здания на сваи и грунтовое основание, головы погруженных в грунт свай выравнивают на проектной отметке, срубая их пневматическими молотками и газовой резкой или срезая специальными устройствами, называемыми сваерезами.

Набивные сваи изготовляют на месте путем заполнения предварительно пробуренной скважины бетонной смесью с уплотнением или без него. Скважины образуют бурением (вращательным, ударным, вибротермомеханическим), пробивкой штампами различной формы, иногда с раскаткой или сочетанием этих способов. В плотных грунтах скважины разрабатывают без крепления стенок, а в обрушающихся грунтах — с использованием обсадных труб, которые оставляют в скважине или извлекают из нее по мере ее заполнения бетонной смесью. Уширения в скважинах образуют режущими или уплотняющими уширителями рабочих органов или с помощью камуфлетного взрыва, не вызывающего деформаций грунта за пределами означенной зоны. В большинстве случаев эти уширения выполняются в едином технологическом процессе с устройством тела сваи. Помимо описанного способа устройства набивных свай, по содержанию которого эти сваи называют буронабивными, известны также другие способы — вибронабивной, виброштампованный. Для механизации работ по устройству набивных свай используют общестроительные машины и оборудование (бурильные, бетоносмесительные, машины для транспортирования, укладки и уплотнения бетонной смеси и др.), а также специальные машины, реализующие те же принципы, но приспособленные для наиболее эффективного выполнения рассматриваемых работ.

Дата добавления: 2018-06-01 ; просмотров: 800 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Машины и оборудование для свайных работ

Некоторые виды свайных фундаментов можно выполнить вручную (монтаж винтовых опор с помощью завинчивающего устройства), для остальных типов оснований с применением свай требуется специализированное оборудование для свайных работ, которое используется для бурения скважин, погружения опор, защиты отдельных стоек при забивке в грунт.

Какие механизмы необходимы для возведения фундамента из набивных свай

Технология набивных состоит в предварительном бурении скважин в грунте (ствола сваи), изготовления и монтажа пространственного каркаса из арматурной стали, заполнения ствола бетонной смесью.

Защита стенок скважин обеспечивается погружением специальных обсадных труб (неизвлекаемых или извлекаемых).

Для защиты стенок скважин используют глинистый раствор, который под давлением нагнетается в скважину специальными насосами.

Механизмы для основания из набивных свай с креплением стенок глиняным раствором

Для выполнения работ по устройству надёжного основания из буронабивных свай с креплением стенок глиняной болтушкой, необходимы специальные строительные машины.

Предварительное бурение скважин производится двумя способами: ударным или вращательным, скальные прослойки, если такие имеются на строительном участке, помогают преодолеть сменные рабочие органы ударного типа (долота и грейферы).

В готовые скважины закачивается раствор глины, который помогает укрепить стенки скважины и препятствует обрушению породы. Для приготовления глинистого состава используются специальные насосы, смесители глины, отстойники. Раствор бетона закачивается в тело сваи через бетонолитную трубу.

Механизмы для погружения забивных свай

Железобетонные опорные стойки для фундаментов отличаются высокой прочностью, долговечностью и высокими техническими характеристиками (свая устойчива к кручению, изгибу), однако для устройства свайного поля требуется множество специальных механизмов, включая машины для доставки опор к месту монтажа.

Процесс забивки происходит с помощью специальных свайных молотов, для передвижения которых к строительной площадке используются тяжелые машины и механизмы: гусеничный кран, тросовый и гидравлический экскаватор. Свайные опоры длиной до 10 метров забивают в грунт специальные машины — самоходные сваебойные установки, которые выполняют весь технологический цикл по подъему, установке, транспортировке опорных элементов к месту монтажа, непосредственной забивки опорных элементов в грунт.

Способы погружения железобетонных опорных стержней в грунт значительно отличаются ввиду применения различных технологий.

При погружении свай используется различное оборудование.

Копер

Копер – принцип погружения в грунт при помощи сваезабивателя состоит в нанесении серии ударов молотом по отдельной опоре, выставленной в определенном положении. Непосредственная забивка осуществляется при помощи молота, которые классифицируются по методу погружения:

• Дизельный молот – работа этого оборудования основана на сгорании дизельного топлива. Молот имеет ударную часть – специальный поршень с головкой, при подъеме которой в наивысшее положение, в цилиндр поступает топливная смесь. При падении молота в нижнее положение, в цилиндре происходит сгорание части топливной смеси. Энергия направляется к свае, в результате чего происходит поступательное забивание опоры в грунт, далее процесс повторяется.
• Гидромолот – это оборудование работает на гидравлическом приводе, который обеспечивает движение ударной части молота вверх и вниз. Использование оборудование с гидравлическим приводом позволяет следить за силой и частотой ударов, которые гидромолот наносит по отдельной опоре.

Устройство свайного поля вблизи существующей жилой застройки целесообразно проводить с помощью гидравлического молота, это позволит выполнить работы в максимально щадящем режиме.

По мере погружения свайных опор в грунт в результате ударов молота, часть грунта вытесняется на поверхность, остальной грунт уплотняется в стороны и вниз от свайного стержня. Зона уплотнения почвы вокруг отдельных опор распространится на расстояние, равное от 2 до 3 диаметров свайного стержня.

К молоту подбирается подходящий наголовник, который служит для закрепления отдельных опор и предохранения верхней части свай от механических разрушений от контактных ударов молота.

Наголовник имеет внутреннюю полость, которая должна идеально соответствовать размерам и конфигурации оголовка сваи. При работе машины по забивке свайных опор, наголовник помогает равномерно распределить удар по всей площади опорного элемента. Посмотрите видео, как забивает сваи Копер КГ-12М:

Вибропогружатель

Вибропогружатель – погружение в грунт отдельных свай происходит совсем по другой схеме, нежели при работе копра. Машины работают по принципу создания вибрирующего момента вдоль оси свайной опоры. На оголовке закрепляется специальное устройство, которое состоит из вращателя и пригруза со смещенным центром тяжести. Питание машины осуществляется от электродвигателя или гидропривода.

Машины для установки и погружения стержня сваи создают вибрацию, под действием этих сил складываются необходимые условия для погружения ствола в грунт. Работа вибропогружателя с наголовником приводит к суммированию вертикальных сил, которые воздействуя на свайную опору, помогают ее погружению в грунт, обеспечивая необратимые разрушения структуры грунтов.

Установки для вдавливания свай

Сваевдавливающая установка – машины работают по принципу плавного вдавливания железобетонных стержней свай в определенном месте в толщу почвы. При достижении плотных слоев грунта, может использоваться серия ударов по сваям, необходимых для погружения опор до проектных отметок.

Технология вдавливания свай позволяет выполнять работы вблизи зданий без нанесения вреда и повреждений конструкциям существующих построек.

Свайные работы: разновидности свай, машины для выполнения работ, подготовительные работы и погружение

Фундамент – основание любого современного дома или другого строения, та опора, благодаря которой удается обеспечить максимально длительный срок эксплуатации здания, гарантировать его надежность и безотказность. В настоящее время типов и разновидностей фундаментов существует просто огромное множество, но, как и несколько десятков лет тому назад, большим спросом пользуется свайный фундамент.

Причина большого спроса на фундаменты из свай заключается в том, что они превосходно подходят для эксплуатации в условиях стесненности, а именно на слабых или заболоченных грунтах. Благодаря особой конструкции свай, удается максимально передать нагрузку всего сооружения на более прочные слои грунта, уплотнить его слабые стороны тем самым повысив в разы несущую способность.

На сегодняшний день активно используются сваи разнообразных типов, форм и размеров, например, «сваи-стойки» (прорезают всю толщу грунта и передают нагрузку через свои концы на прочное основание) или же «висячие» сваи (не достают до слоя плотных грунтов).

Назначение и сфера применения свайных работ

Технология свайных работ сегодня активно используется для создания надежных, качественных и стойких фундаментов строений самых различных видов и назначений, начиная от жилого фонда (в том числе и частного) и заканчивая транспортной сферой, промышленным или сельскохозяйственным строительством.

Как правило, инструкция и всевозможные нормы к свайным работам позволяют применять подобные материалы для самых различных зданий и конструкций, что делает их просто-таки универсальными решениями проблем с фундаментом.

Своими руками или при помощи посредников работы по забиванию свай можно выполнять на различных грунтах, включая слабые (песчаные, водонасыщенные). Кроме того, технология забивания свай дает возможность работать и в тяжелых грунтовых условиях, когда, например, предстоит обустроить фундамент в зимнее время года.

Создание фундамента при помощи свай поможет решить массу проблем, сэкономить деньги и время, сократить земляные работы и исключить необходимость в осушении грунта. Кроме того, фундамент даже самого большого здания можно создать в самые сжатые сроки, благо весь спектр работ механизирован, используются специальные машины для свайных работ.

Разновидности свай: особенности и характеристики

Исполнительная документация на выполнение свайных работ предполагает использование материалов и конструкций самых различных видов, форм и размеров.

Сваи, используемые для создания прочных и надежных фундаментов, могут быть нескольких основных видов, классифицируются по определенным характеристикам:

• Материалы. Журнал свайных работ предполагает использование конструкций из дерева, бетона, железобетона, стали или комбинированных материалов. Наибольшее распространение получили железобетонные сваи, так как они отличаются своей повышенной прочностью, надежностью и доступной стоимостью;
• Конструкция и сечение. По конфигурации сваи для фундаментов зданий и сооружений можно разделить на несколько групп: прямоугольные, квадратные, круглого, полого и сплошного сечения. Также, могут использоваться трубчатые (до 800 мм диаметром) конструкции, сваи-оболочки (диаметр до 1600 мм), шпунтовые.

Кроме, собственно, сечения сваи могут иметь различную длину: одинакового сечения, с расширенным нижним концом (пятой), а также конические. Что касается длины, то этот параметр, как правило, стандартизирован – 20 метров;

Важно. Если нужно получить конструкцию с длиной более 20 метров, то нужно использовать метод наращивания, составляя вместе несколько звеньев.

• Способ устройства. Исполнительная документация на работы по обустройству фундаментов предполагает использование забивных, погружаемых в готовом виде в грунт, а также набивных и бетонируемых свай. Выбор того или иного варианта зависит лишь от типа работ, конструкции основания и некоторых других факторов;
• Способ погружения. Классификация свай по характеру работы предполагает о том, что может использоваться множество способов погружения таких готовых опор при создании оснований для строений и сооружений.
  В частности, выделяют такие процессы: забивка, завинчивание, вдавливание, подмыв. Кроме того, варианты могут комбинироваться, что позволяет повысить производительность работ.

В зависимости от выбранного способа погружения, подбирается комплект машин, способных обеспечить максимально эффективную, быструю и комплексную механизацию всех свайных работ. При этом активно сегодня используется автоматизация свайных работ, а потому можно смело говорить о высокой скорости и точности всех процессов.

Машины для выполнения работ по созданию свайных фундаментов

Процент механизации в свайных работах очень высок. ППР на подобные процессы предполагает применять огромное число машин, среди которых можно выделить:

• Копровые установки. Для масштабного строительства используются передвижные конструкции, установленные на рельсовых путях. Если же применение таких машин невозможно, то вместо них выбирают самоходные копровые установки на базе кранов, тракторов или экскаваторов.
  Агрегаты оснащаются всевозможными механическими, паровоздушными или дизельными молотами, применяются для забивания свай в грунт;

Кроме, собственно, машин для погружения свай в грунт и уплотнения почвы, при выполнении работ по созданию фундамента используется и множество другого оборудования, включая домкраты, компрессоры, лебедки и т.д. Полный список инструментов и техники зависит только от того, каково назначение и состав свайных работ, условий выполнения процессов.

Подготовительные работы: состав и назначение

Основным работам по обустройству свайного фундамента обязательно должен предшествовать некий перечень процессов, призванных подготовить площадку и создать все условия для максимально быстрого и качественного использования имеющихся ресурсов.

Как правило, производится планировка площадки, геодезические работы, доставка и монтаж оборудования, завоз и складирование материалов.

Если местность стройплощадки не обустроена должным образом, то нужно позаботиться о прокладке временных коммуникаций, создании путей подъезда техники, установке рельс для копровых установок.

Что касается самих свай, то перед их установкой может потребоваться также некоторая подготовка. В частности, довольно часто выполняется антикоррозийная обработка винтовых свай специальными составами, что исключает преждевременное разрушении конструкции фундамента, вследствие воздействия на него агрессивных сред и повышенной влажности.

Проект производства: содержание и особенности

Устройство фундаментов на основе свай необходимо обязательно осуществлять только по специальному проекту производства работ. ППР на такие работы включает в себя массу сведений и данных, начиная от расположения систем подземных коммуникаций на месте возведения основания и заканчивая последовательностью и графиком выполнения всех этапов строительства, а также правила пожарной безопасности.

Проект производства работ также содержит разнообразные чертежи всех вспомогательных агрегатов и устройств, которые будут использоваться для выполнения свайных работ, а это не много ни мало всевозможные подмостки, эстакады – проекты внутренних коммуникаций для подачи энергии.

Важно. ППР является документом строгой отчетности, который можно смело назвать некой инструкцией и планом всех работ.
Естественно, что в связи со значимостью такой документации ее составление следует поручать только профессионалам, досконально знающим свою работу.

Погружение свай: забивка

Как уже было оговорено ранее, способов погружения свай в современном строительстве существует огромное множество. Но, тем не менее, со всего этого списка можно выделить наиболее популярный, выгодный (цена его очень доступна) и быстрый способ, а именно забивку свай в грунт.

Начинают забивку конструкций с их вертикальной установки в стрелах копра и закреплением. В дальнейшем на «голову» сваи опускается специальный молот, который и производит внедрение опор в грунт.

Для защиты конструкций от разрушения при их контакте с молотом, а также обеспечения равномерного распределения усилий и нагрузок, на верхнюю точку устанавливаются специальные металлические «наголовники» с амортизаторами.

В процессе забивки свай фундамента в грунт (и этот принцип применяется для многих других методов обустройства свайных оснований) тщательно контролируется и в случае необходимости корректируется показатель вертикали, глубина вхождения конструкции (так называемый отказ).

Все такие параметры вносятся в журнал свайных работ – специальный документ, подтверждающий забивку конструкций в полном соответствии с требованиями проекта, соблюдением номеров и сечений, глубины погружения, величины отказа, массы и высоты подъема молота.

Приемка выполненных свайных работ: требования и принципы

Фундаменты, выполненные на основе свай, в готовом варианте принимают на основании существующих рабочих проектов, паспортов и актов свидетельствования конструкций до их погружения в грунт.

Как правило, оценку и факт соблюдения всех требований к выполняемым работам проводят квалифицированные специалисты, мастера с соответствующим образованием и опытом.

Как результат приемки работ, выдается специальный акт, подтверждающий соответствие основания существующим нормам и ГОСТам, установленным планом и технической документацией требованиям. Только так можно гарантировать высокое качество и надежность фундамента, долговечность и прочность каждой из свай, заложенных в основании здания или сооружения.

Вывод

Свайный этап работы – неотъемлемая часть строительных работ, когда нужно обустроить качественный, надежный и стойкий фундамент в слабых грунтах. В настоящее время аналогов таким свайным фундаментом просто не существует, а потому они активно применяются по всей стране, позволяя получать действительно современные и качественные здания, конструкции и сооружения способные простоять не один год, эффективно выполняя свое назначение.

Для обеспечения надежности и прочности свайного фундамента важно выбирать только качественные материалы, современные технологии и оборудование, грамотно составлять ППР на такие работы. В частности, должна быть технологическая карта на свайные работы, а также строго соблюдать все нормы и требования, установленные документацией.

В таком случае все этапы процессов можно выполнить очень просто и быстро, с минимальными затратами времени, сил и средств. В представленном видео в этой статье вы найдете дополнительную информацию по данной теме.