Способы погружения готовых свай. Особенности устройства свайных фундаментов в мерзлых грунтах. Основные положения техники безопасности.

Забивка - основной способ погружения готовых свай. Для забивки применяют специальные установки - копры, оборудованные механическими, паровоздушными или дизельными молотами. Подготовительные работы включают в себя: расчистку и планировку площадки; разбивку положения свай, устройство обносок и путей передвижения копров; доставку и складирование свай, доставку оборудования; оборудование освещения площадки и рабочих мест; пробную забивку, по результатам которой корректируются схемы забивки и проект производства свайных работ.

Кроме специализированных копровых установок для погружения свай используются универсальные машины - экскаваторы, для чего их оборудуют подвешенной мачтой. Благодаря установке направляющей на стандартную крановую стрелу за короткий промежуток времени экскаватор выполняет функции сваебойной машины.

Забиваются деревянные, железобетонные, стальные сваи и шпунтовые ограждения (рис.1)

Нижний конец деревянных свай заостряют и устанавливают металлические башмаки, защищающие острие сваи от повреждения при погружении, на головную часть сваи надевают бугель - металлическое кольцо, предохраняющее сваю от "размочаливания" при ударах. Для предохранения от гниения деревянные сваи пропитывают антисептиком и располагают ниже уровня грунтовых вод.

Для повышения трещиностойкости железобетонные сваи рекомендуется подвергать предварительному напряжению, а перед погружением - пропитывать составами на основе нефтебитума. Металлические сваи и шпунтовые ограждения, погружаемые забивкой, покрывают антикоррозийной обмазкой.

Забивка свай ведется до получения заданного проектом отказа.

Отказ - глубина погружения сваи от одного удара. Отказ измеряют с точностью до 1 мм. Осадку от одного удара в конце забивки сваи измерить трудно, поэтому отказ определяют как среднее значение при серии ударов, называемых залогом.

При погружении свай дизель-молотами и паровоздушными молотами одиночного действия залог принимается равным 10 ударам, при погружении свай молотами двойного действия и вибропогружателями залог принимают равным числу ударов за 1 мин забивки.

Процесс погружения сваи складывается из следующих операций:

подтягивание и подъем сваи с одновременным заведением ее головной части в гнездо наголовника в нижней части молота;

установка сваи в направляющих в месте забивки;

забивка сваи сначала несколькими легкими ударами с последующим увеличением силы ударов до максимальной. При отклонении положения сваи от вертикали более чем на 1 % сваю выправляют подпорками, стяжками и т.п., или извлекают и забивают вновь;

передвижение копровой установки и срезание сваи по заданной отметке.

Деревянные сваи срезают пилой, верх железобетонных свай срубают отбойным молотком, арматуру срезают газовой резкой. Обнажившуюся арматуру затем сваривают с арматурой ростверка.

Существуют следующие основные схемы забивки свай (рис.2): рядовая, секционная и две спиральных (от краев к середине в обычных условиях, от середины к краям при плотном грунте).

Недостатком забивных свай является динамическое воздействие на людей и здания, поэтому были разработаны безударные способы погружения готовых свай (рис.3).

Вибрационным способом обычно погружают полые сваи и стальной шпунт, поскольку такие конструкции свай при погружении встречают меньшее сопротивление грунта. В зависимости от массы свай используют низкочастотные (400 колебаний в минуту) или высокочастотные погружатели (1500 колебаний в минуту). Последние применяются при погружении свай небольшой массы. Вибрационный способ наиболее эффективен при несвязных водонасыщенных грунтах.

Виброударный способ погружения свай - универсальный. Вибромолот совершает удары по наголовнику сваи, когда зазор между ударником вибровозбудителя и сваей меньше амплитуды колебаний возбудителя.

Способ вдавливания коротких свай (до 6 м) более безопасен для окружающих сооружений, чем вибрационный и виброударный способы. Однако в плотных грунтах перед вдавливанием необходимо бурить лидирующие скважины небольшого диаметра.

При вибровдавливании свая погружается от комбинированных воздействий вибрации и статической нагрузки. Этот способ более эффективен, чем простое вдавливание.

Винтовые сваи изготавливают стальными или комбинированными: нижняя винтовая часть - стальная; верхняя - железобетонная. Такие сваи применяются в качестве фундаментов и анкеров при строительстве мачт, линий электропередачи, радиосвязи и т.п.

С подмывом под давление воды не менее 0,5 МПа могут погружаться сваи-стойки, если нет опасности осадки близлежащих сооружений. Расположение подмывных трубок бывает центральным или боковым. Центральное расположение более предпочтительно, поскольку при боковом расположении подмывные трубки часто повреждаются и заполняются грунтом. В связи с размывом грунта под пятой сваи за 1... 1,5 м до проектной отметки подмыв прекращают, дальше сваю погружают без подмыва.

Электроосмос используют при погружении свай в плотные глинистые грунты. После кратковременного воздействия постоянного тока у стенок погружаемой сваи-катода собирается грунтовая вода, понижаются силы трения между сваей и грунтом.

Способы погружения свай в мерзлые грунты:
а — обычная забивка при глубине промерзания менее 30 см; б — забивка с помощью пробойника при глубине промерзания до 50 см; в — установка в оттаянный грунт; г — забивка в лидерную скважину, диаметр которой меньше наибольшего размера сваи; 1 — свая; 2 — мерзлый грунт; 3 — приямок в мерзлом грунте; 4 — оттаянный грунт; 5 — лидерная скважина

Погружение свай в мерзлые грунты имеет свои особенности (рис. 16). Без дополнительных операций, но с некоторым снижением производительности установок удается обходиться при погружении свай мощными молотами и вибромолотами, если глубина промерзания не превышает 0,7 м. Забивка свай молотами без дополнительных мер допускается при небольшой глубине промерзания — до 0,3 м; при промерзании не более 0,5 м с успехом используется пробойник, при этом пробойник погружают на всю глубину мерзлого грунта и затем извлекают, сваю устанавливают в образовавшуюся лунку и добивают до проектной отметки. В остальных случаях создаются условия, близкие к летним. С этой целью предотвращают замерзание грунта путем заблаговременного утепления мест забивки свай подручными материалами. Чтобы уменьшить глубину промерзания, дно котлована засыпают слоем снега высотой 70-80 см; по мере производства работ снег убирают бульдозером. Мерзлый грунт на месте забивки свай разрушают механическими способами, принятыми при разработке мерзлых грунтов; устраивают лидирующие скважины или нарезают прорези по рядам будущих свай; оттаивают слой мерзлого грунта. Грунт оттаивают с помощью ручных или станковых термобуров с реактивными горелками. Грунт на глубину 6-8 м оттаивают паровыми или электрическими трубками (электронагреватели устанавливают в узкие скважины, пробуренные в грунте до отметки 25-30 см выше глубины промерзания), а сваи погружают молотами или вибропогружателями сравнительно небольшой мощности. 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%.

Основные требования по технике безопасности при погружении свай, устройстве набивных свай и заглубленных в грунт сооружений изложены в СНиП Ш-4-80 «Техника безопасности в строительстве», в разд. «Устройство искусственных оснований и буровые работы».

Конкретные мероприятия по технике безопасности, разработанные применительно к возводимому сооружению и принятой технологии, предусматривают в проекте производства работ.

Ниже приведены примеры некоторых требований по технике безопасности при производстве свайных работ и опускном способе возведения сооружений.

Монтаж и демонтаж копровых установок следует выполнять по имеющимся в паспортах схемам или проектам, которые должны быть утверждены главным инженером строительной организации. Копровую установку вводят в действие после приемки ее комиссией по акту.

Управление сваепогружающим оборудованием можно поручать лицам в возрасте не менее 18 лет, сдавшим установленные испытания и получившим соответствующее удостоверение.

Железобетонные сваи прямоугольного сечения должны храниться в штабелях высотой не более 2 м. Друг от друга сваи должны быть отделены подкладками и прокладками. Высота штабелей трубчатых свай не должна превышать 1,5 м.

Оборудование и сваи, находящиеся вблизи котлованов и траншей, не должны попадать на призму обрушения.

В зоне действия сваебойной установки какие-либо другие работы производить запрещается. Эта зона определяется радиусом действия стрелы плюс 5 м. При перемещении сваебойной установки молот должен находиться в нижнем положении. Воспрещается перемещать установки с подвешенной сваей.

Вибропогружатель можно включать только после того, как он опустится на сваю и будет находиться в направляющих.

При погружении свай с подмывом подмывные трубки и рукава должны быть в собранном виде испытаны под давлением, на 50% превышающим рабочее.

При выдергивании сваи с помощью сваевыдергивателя и крана необходимо иметь на кране ограничитель грузоподъемности, который следует ежемесячно проверять.

Рабочие, занятые на срубании верхних частей недобитых свай, должны иметь защитные очки; при этом должны быть приняты меры, предупреждающие падение отрубленной части сваи на рабочих или повреждение подмостей, с которых срубают сваи.

Работы по строительству сооружений опускным способом производят на большой глубине с разработкой малоустойчивых и водонасыщенных грунтов, в связи с чем они представляют большую опасность по сравнению с другими работами. В таких условиях возможны прорывы разжиженных грунтов внутрь опускаемого сооружения и затопление его водой, поэтому все работы ведут под непосредственным наблюдением инженерно-технических работников.

Для эвакуации людей должны быть укреплены к стенам колодца надежные лестницы.

Если грунт разрабатывается грейферным ковшом, нужно применять автоматически действующий оттяжной стальной канат, устраняющий вращение грейфера. Применение веревочных оттяжек, натягиваемых вручную, не допускается.

В период работы грейфера пребывание людей на дне выемки не разрешается. Сигнальщик должен находиться на специально огражденной площадке за пределами зоны работы грейфера.

При извлечении грунта из колодца бадьями необходимо применять специальную световую сигнализацию.

При выравнивании колодца от перекоса пригрузами сверху должны быть предусмотрены меры безопасности для работающих внизу людей. По периметру колодца с внутренней стороны необходимо устраивать предохранительные козырьки для защиты людей от кусков породы, камней, инструментов и других предметов, которые могут упасть сверху.

Не разрешается разрабатывать грунт более чем на 1 м ниже кромки ножа опускного колодца.