Грунты и их свойства. Виды земляных работ.

Грунты и их свойства. Виды земляных работ.

Грунты - породы, залегающие в верхних слоях земной коры и представляющие собой рыхлые и скальные породы. Свойства и качество грунта влияют на устойчивость земляных сооружений, трудоемкость переработки и стоимость работ. При выборе наиболее эффективного способа производства работ необходимо учитывать характеристики грунтов: плотность, влажность, липкость, разрыхленность, сцепление, угол естественного откоса трудность разработки.

Плотность - масса 1 м^З грунта в естественном состоянии (в плотном теле). Плотность песчаных и глинистых грунтов: 1,6...2,1 т/м^З, а скальных, неразрыхленных грунтов - до 3,3 т/м^З.

Влажность характеризует степень насыщения грунта водой, которую определяют отношением массы воды в грунте к массе твердых частиц грунта. При влажности более 30% грунты считают мокрыми, а при влажности до 5% - сухими.

Липкость - способность грунта при определенной влажности прилипать к поверхности различных предметов. Большая липкость усложняет выгрузку грунта из ковша машины или кузова, условия работы транспорта и др. Липкость определяю усилием, необходимый для отрыва прилипшего предмета от грунта (для глин 0,05 МПа).

Разрыхляемость - способность грунта увеличиваться в объеме в процессе его разработки. При этом плотность грунта уменьшается - первоначальное разрыхление грунта и характеризуется коэффициентом разрыхляемости Кр - отношение объема разрыхленного грунта к объему грунта в естественном состоянии (для песчаных = 1,08... 1,17; суглинистых = 1,14... 1,28 и для глинистых = 1,24…1,3).

Уложенный в насыпь разрыхленный грунт под влиянием массы вышележащих слоев грунта или механического уплотнения, движения транспорта или смачивания дождем уплотняется. Однако грунт не занимает такого объема, который он занимал до разработки, сохраняя остаточное разрыхление, показателем которого является коэффициент остаточного разрыхления Ко.р., значение которого для песчаных грунтов 1,01...1,025; суглинистых 1,015... 1,05; глинистых 1,04... 1,09.

Сцепление характеризуют начальным сопротивлением грунта сдвигу, оно зависит от вида грунта и его влажности. Так, сила сцепления для песчаных грунтов 0,03...0,05 МПа; для глинистых 0,05...0,3 МПа.

Угол естественного откоса характеризуется физическими свойствами грунта, при котором он находится в состоянии предельного равновесия. Для обеспечения устойчивости земляных сооружений их возводят с откосами. Крутизна которых определяется отношением высоты к заложению: h/а= 1/m, где m коэф-т откоса. Крутизна откоса зависит от угла естественного откоса.

Удельное сопротивление резанию зависит как от свойств и показателей разрабатываемого грунта. Так и от конструктивного рабочего органа землеройного или землеройно-транспортного оборудования. С учетом этого в строительном производстве грунты по трудности их разработки классифицируют в группы (ЕНиР 2-1-1). Так для одноковшовых экскаваторов грунты делят на 6, для многоковшовых экскаваторов и скреперов на 2, для бульдозеров и грейдеров на 3. При разработке грунтов в ручную их делят на 7 групп. В состав 1 группы входят легко разрабатываемые грунты, а в последнюю - трудно разрабатываемые.

Виды земляных работ.

В промышленном и гражданском строительстве переработку грунта ведут с целью подготовки оснований под здания и сооружения, изменение природного рельефа местности, устройство земляного полотна временных дорог, устройства подземных закрытых с поверхности земли выемок и др. Результатами переработки грунта являются земляные сооружения - выемки, насыпи, подземные выработки, обратные засыпки.

Выемку, имеющую ширину до 3 м и длину значительно превышающую ширину, называют траншеей. Выемку, длина которой не превышает десятикратной ее ширины, называют котлованом. Котлованы и траншеи имеют дно и боковые поверхности, наклонные откосы и вертикальные стены. Выемки, закрытые с поверхности и устраиваемые для сооружения транспортных и коммунальных туннелей и других целей называют подземными выработками. После устройства подземных сооружений частей зданий грунт укладывают в так называемые пазухи - пространство между боковой поверхностью сооружения и откосом котлована для полного закрытия подземного сооружения или коммуникаций - обратная засыпка.

Основными процессом переработки грунта, в результате которого создаются земляные сооружения проектных параметров, являются разработка грунта, его перемещение и укладка. Выполнению этих процессов предшествуют подготовительные процессы, которые осуществляют до начала разработки грунта вспомогательные - до или в процессе возведения земляных сооружений. Этот комплекс процессов называют земляными работами - массовые, тяжелые и трудоемкие виды строительных работ. На 1 м³ объема промсооружения в среднем перерабатывается 1,5.,.2м^З грунта. При возведении земляных сооружений, переработку грунта ведут по 4 методам): механический (95%), гидравлический (2%). взрывной (1%) и ручной (2% с привлечением специнструмента). Кроме того в ряде случаев грунт перерабатывают методами вытрамбовывания и бурения.

рис. Виды земляных сооружений: а – открытый котлован, б – закрытый котлован, в – траншея, г – планировочная насыпь, д – земляное полотно дороги, е – подземная выработка, 1 – здание, 2 – обратная засыпка.

 

2. Виды экскаваторов для производства земляных работ. Виды одноковшовых экскаваторов. Виды многоковшовых экскаваторов.

Экскаваторами называют землеройные машины, предназначенные для копания грунта и погрузки его в транспортные средства или отсыпки в отвал. Экскаваторы делятся на:

· циклического действия (одноковшовые);

· непрерывного действия (многоковшовые).

Одноковшовые экскаваторы.

Различают экскаваторы по типу рабочего оборудования и методам ведения работ:

· прямая лопата; обратная лопата; драглайн; грейфер.

Рабочий цикл этого распространённого класса экскаваторов складывается из операций резания (копания) грунта (с одновременным заполнением ковша); перемещения заполненного ковша к месту разгрузки; выгрузки грунта из ковша и возвращения ковша в забой; продолжительность рабочего цикла в зависимости от мощности и типа экскаватора и условий работы колеблется от 12 до 80 сек. Производительность одноковшового экскаватора на 1 м³ ёмкости ковша в зависимости от условий работы составляет от 100 до 350 тыс. м³ в год, или 80-180 м³/ч. Одноковшовые экскаваторы используются для разработки любых, в том числе самых плотных и неоднородных грунтов с крупными твёрдыми включениями. Для работы в более мягких грунтах одноковшовые экскаваторы могут снабжаться ковшами увеличенной ёмкости. Скальные породы и мёрзлые грунты перед разработкой одноковшовым экскаватором разрыхляют (обычно взрывом).

Их рабочее оборудование может быть сконструировано с гибкой (канатной) подвеской и жесткой (гидравлической) подвеской. Гибкая подвеска увеличивает рабочую зону экскаватора, но не позволяет развивать большие усилия при разработке грунта. Различают гидравлические экскаваторы с шарнирно-рычажным и телескопическим рабочим оборудованием.

По виду ходового оборудования различают гусеничные, колёсные, шагающие, на ж.-д. ходу, плавучие, колесно-гусеничные одноковшовые экскаваторы. По роду силовой установки – с приводом от двигателя внутреннего сгорания (дизельные, редко – карбюраторные и газогенераторные), электрические, гидравлические, пневматические и комбинированные. По виду управления – с ручным, гидравлическим, пневматическим, электрическим и смешанным.

 

Экскаватор-драглайн.

Также разрабатывает грунт ниже уровня своей стоянки и применяется для разработки грунта в водонасыщенных грунтах и под водой. Рационален при глубине котлована (Н_к) более 4 м. и объеме разрабатываемого грунта более 20 тыс. м³.

Рабочее оборудование экскаватора-драглайна состоит из стрелы и ковша, подвешенного к стреле при помощи подъёмного и тягового канатов. Ковши применяются различной ёмкости – в скальных, предварительно разрыхлённых породах допускается работа драглайна при ёмкости ковша свыше 10 м³. Продолжительность цикла обычно на 10-20% больше, чем при работе экскаватора с оборудованием прямой лопаты. С оборудованием драглайна работает до 40 % одноковшовых экскаваторов. Драглайны, имеющие т.н. шагающий ход, получили название шагающих экскаваторов.

Рис.4. Схема драглайна

1 - наводка; 2 - канат; 3 - блок; 4 - канат; 5 - стрела; 6 - блок; 7 - канат; 8 - ковш драглайна; 9 - канат.

Рабочее оборудование включает стрелу решетчатого типа, ковш драглайна 8, тяговый 9 и подъемный 7 канаты. Подъемный канат огибает головной блок 6 стрелы и навивается на барабан подъемной лебедки. Тяговый канат направляется роликовым устройством (наводкой) 1 и навивается на барабан тяговой лебедки. Ковш подвешен к тяговому и подъемному канатам при помощи цепей, причем между ветвями подъемных цепей установлена распорка, обеспечивающая свободное перемещение ковша при разгрузке. Для того чтобы ковш разгрузить, его опрокидывают, ослабляя разгрузочный канат.

Грейфер (рис.5) применяют для отрывки котлованов, траншей, колодцев и выполнения погрузо-разгрузочных работ. Грейферы, используемые на экскаваторах с гидравлическим приводом, имеют жесткую подвеску. Это позволяет создавать необходимые усилия напора при врезании и эффективно разрабатывать плотные грунты.

Рис.5. Рабочее оборудование грейфера

1 - базовая часть стрелы; 2 - тяга; 3 - гидроцилиндр рукояти; 4 - головная часть стрелы; 5 - рукоять; 6 - поворотная головка; 7 - рама; 8 - ползун; 9 - тяги; 10 - челюсть ковша; 11 - зубья ковша; 12 - оси.

При отрывке глубоких (до 30 м) колодцев применяют грейферное оборудование на напорной штанге, разработанное для экскаваторов 5-й и 6-й размерных групп.

При оборудовании грейфером экскаватора с механическим приводом на нем монтируют удлиненную решетчатую стрелу (рис.6). Челюсти ковша замыкают тяговым канатом, а высоту изменяют подъемным канатом.

Рис.6. Схема грейфера с механическим приводом

1, 2 - барабаны; 3 - тяговый канат; 4 - подъемный канат; 5 - стрела; 6 - тяги челюстей ковша; 7 - грейфер; 8 - оттяжка.

Недостаток грейферного оборудования с канатным управлением заключается в том, что плотность разрабатываемого грунта зависит от его массы, поэтому основная область их применения погрузо-разгрузочные работы на сыпучих материалах.

 

 

Одноковшовые экскаваторы работают в забое. Забой – это рабочая зона экскаватора, где находится его стоянка и разрабатываемый с этой стоянки массив грунта. В этой зоне располагаются загружаемые транспортные средства или размещается отвал грунта. Разработку грунта экскаватором с ряда последовательно расположенных стоянок называют проходкой.

В зависимости от расположения экскаватора в забое по отношению к массиву грунта и характера разработки этого массива различают два вида забоев: лобовой (торцевой) и боковой. Соответственно, проходки экскаватора могут быть лобовыми и боковыми. При лобовом забое выемку разрабатывают с торца, а при боковом – последовательными параллельными проходками.

Выбор вида забоя и определение его рациональных размеров имеет существенное значение для обеспечения производительной работы экскаватора. При этом необходимо учитывать размеры выемки, характер рельефа местности и основные рабочие параметры экскаватора.

Существуют также одноковшовые экскаваторы другого функционального назначения. Карьерные экскаваторы изготовляются с оборудованием прямой или обратной лопаты, реже со сменным оборудованием драглайна и крана. Отличаются мощным рабочим оборудованием, высокими рабочими усилиями, коротким циклом работы, что обуславливает по сравнению с другими экскаваторами тех же типоразмеров большую производительность при погрузке в транспортные средства, особенно при прочных грунтах. Экскаваторы средней (ёмкость ковша 2-4 м³) и большой (ёмкость ковша 5-20 м³) мощности, массой 76-900 т, предназначены для работы в карьерах, особенно в прочных, предварительно взорванных породах и грунтах, с погрузкой главным образом в большегрузные автосамосвалы.

Строительно-карьерные экскаваторы средней и большой мощности предназначены для работы в основном на карьерах нерудных строительных материалов. По своей конструкции они занимают среднее положение между строительными и карьерными.

Вскрышные экскаваторы изготовляют обычно с оборудованием прямой или обратной лопаты для перемещения в отвал вскрышных пород на карьерах. Вскрышные экскаваторы с ковшами ёмкостью до 15 м³ применяются также для погрузки в транспортные средства, расположенные на бровке разрабатываемого забоя. Ёмкость ковша от 6 до 153 м³, масса 700-12700 т. Ходовое оборудование мощных моделей – 4 спаренные гусеницы. Скорость хода 0,3-0,5 км/ч. Помимо механической лопаты на вскрышных работах применяются драглайны на шагающем ходу со стрелами длиной до 100 м, с ковшами ёмкостью от 5 до 168 м³, массой до 14 тыс.т. Они являются основным оборудованием при бестранспортных системах разработки месторождений полезных ископаемых.

Тоннельные и шахтные экскаваторы используют в подземных условиях в выработках большого поперечного сечения при проходке тоннелей, сооружении камер подземных сооружений, выемке полезных ископаемых. Ёмкость ковша 0,75-1 м³, масса 16-30 т.

 

Многоковшовые экскаваторы.

По назначению различают:

· траншейные (разработка траншей);

· дреноукладочные (строительство дренажных систем);

· мелиоративные и канальные (разработка, ремонт и очистка каналов);

· карьерные (вскрышные и добычные работы).

Многоковшовые или как их еще называют траншейные экскаваторы – это землеройные машины, выполняющие все операции технологического цикла (разработку грунта, транспортировку его на поверхность и выгрузку в отвал или транспортное средство) одновременно.

Они являются самоходными землерой­ными машинами непрерывного действия, которые при своем посту­пательном движении отрывают позади себя продольную выемку - траншею определенной глубины и ширины. В отличие от одноковшовых траншейные постоянно передвигаются во время работы и отделяют грунт от массива с помощью группы непрерыв­но движущихся по замкнутому контуру ковшей или скребков и одновременно эвакуируют его в сторону от траншеи в отвал или в транспортные средства с помощью отвального устройства. Таким образом, производительность траншейных экскаваторов, постоянно передвигающихся во время работы и отделяющих грунт от массива с помощью группы непрерывно движущихся по замкнутому контуру ковшей или скребков, в 2-2,5 раза выше, чем у одноковшовых машин, при более высоком качестве работ и меньших энергозатратах на 1м³разработанного грунта. Причем траншейные экскаваторы способны эффективно разрабатывать как немерзлые, так и мерзлые грунты. Типы и параметры траншейных экскаваторов определены ГОСТом. В качестве главного параметра принимается глубина отрываемых траншей.

Совместно с другими видами машин и вспомогательного оборудования экскаваторы непрерывного действия образуют технологические комплексы, предназначенные для выполнения различных видов работ при строительстве нефте- и газопроводов, оросительных и осушительных каналов, устройстве дренажных систем, закрытых напорных водоводов, добыче и переработке нерудных строительных материалов, строительстве подземных кабельных линий связи и электропередач, других коммуникаций.

Траншейные экскаваторы классифицируют по следующим основным признакам:

- по типу рабочего органа - цепные (ЭТЦ) и роторные (ЭТР);

- по способу соединения рабочего оборудования с базовым тяга­чом - с навесным и полуприцепным рабочим оборудованием;

- по типу ходового устройства базового тягача - на гусеничные и пневмоколесные

- по типу привода - с механическим, гидравлическим, электрическим и комбинированным приводом.

 

Рабочим органом цепных экскаваторов (рис 1.) является однорядная или двухрядная свободно провисающая бесконечная цепь 5, огибающая наклонную раму 7 и несущие на себе ковши или скребки 6.

 

Рис 1. Схема цепного траншейного экскаватора

Рабочим органом роторных экскаваторов (рис 2.) является жесткий ротор (колесо) 12 с ковшами или скребками 11,вращающийся на роликах 8 рамы 9.

Рис 2. Схема роторного траншейного экскаватора

 

Виды бурения грунтов.

В строительстве бурение используют при исследовании свойств и качества грунтов, определении уровня грунтовых вод, устройстве скважин водоснабжения и водопонижения грунтовых вод, устройстве свайных фундаментов, искусственном закреплении грунтов и т. п.

Буровые выработки делают в виде шпуров и скважин.

Шпуры —это цилиндрические выработки диаметром до 75 мм и глубиной до 5 м.

Скважины — выработки более глубокие с диаметром, превышающим 75 мм.

По характеру образования буровых выработок различают бурение сплошным забоем и колонковое. При бурении сплошным забоем всю породу в скважине разрушают и удаляют в разрушенном виде. При колонковом бурении разрушение породы происходит лишь по кольцевой поверхности забоя, а внутреннюю часть породы в виде цилиндра (керна) извлекают из скважины целиком.

Технологический процесс механического бурения складывается из операций по разрушению породы, транспортированию породы на поверхность, обеспечению устойчивости стенок буровых выработок и вспомогательных операций.

Грунт в забое разрушают резанием, истиранием, ударами, сколом и комбинированным воздействием (например, истиранием и ударом).

Транспортирование на поверхность измельченного грунта осуществляют двумя методами: гидравлическим, при котором грунт удаляется путем вымывания его водой, направляемой в выработку под давлением, и

сухим, когда измельченный грунт удаляют сжатым воздухом или шнеком.

Механическое бурение в основном ведут тремя способами:

ударно-вращательным,

ударным и

вращательным.

Ударно-вращательное бурение применяют для бурения скважин диаметром 100...200 мм, глубиной до 30 м в труднобуримых породах. Производительность применяемых станков — 10...35 м/смен.

Особенность этого способа состоит в том, что вращение и ударное действие инструмента выполняют двумя независимыми механизмами: вращателем и пневмоударником.

Ударное бурение (бурение ударом) осуществляют пневматическими бурильными молотками —перфораторами, которые бывают ручными, массой до 24 кг (при глубине шпура до 3 м) и станковыми, массой до 40 кг. Они обеспечивают бурение шпуров глубиной до 5 м. Воздух (2...4 м3/мин) к перфоратору подводится шлангом от компрессора. Рабочий орган перфоратора — буровая головка.

Перфораторные молотки по характеру очистки каналов от пыли и каменной мелочи подразделяют на сухие и мокрые. Перфораторы мокрого типа имеют специальные устройства для промывки канала водой, а в перфораторах сухого типа канал продувается воздухом. Более предпочтительным является мокрое бурение, так как промывка канала водой снижает сопротивляемость породы и увеличивает стойкость головки бура из-за ее охлаждения водой и уменьшения трения о стенки канала.

При вращательном способе бурения порода забоя истирается, ее режут или скалывают буровым инструментом, жестко закрепленным на нижнем конце вращающейся штанги. Основные виды вращательного шнековое и роторное, выполняемые с помощью самоходных установок. Шнековое бурение применяют для скважин диаметром 125... 160 мм и глубиной до 30 м в мягких и средней крепости фунтах. Шнековые буровые станки имеют металлическую рамку, состоящую из двух направляющих стоек, установленных на передвижной платформе или на полозьях. По направляющим стойкам рамы движется электродвигатель с редуктором, в шпиндель которого вставлены рабочие буровые штанги. Рабочие штанги длиной 2 м представляют собой трубы, на поверхности которых по винтовой линии наварены стальные полосы — реборды. По мере углубления скважины штанги наращивают, соединяя их между собой специальными патронами. Звенья заканчиваются рабочей частью в виде долота или лопастного резца. Разработанный фунт с помощью шнека выдается на поверхность.

Колонковое бурение применяют для проходки скважин диаметром 45...130 мм и глубиной до 200 м. Колонковые установки или станки имеют лебедку подъема трубчатых штанг и механизм для их вращения. На конце штанги находится рабочая часть — колонковый снаряд (рис. 1б) с кольцевой коронкой, армированной резцами из твердых сплавов или алмазами (рис. 1в). При вращении бурового снаряда колонка под действием осевого давления внедряется в породу, образуя кольцевую выработку породы вокруг керна, входящего в колонковую трубу. После проходки на необходимую глубину буровые штанги вместе с колонковым снарядом и керном поднимают лебедкой на поверхность. В процессе бурения в забой скважины насосом через бурильные трубы подают глинистый раствор (или воду). Смешиваясь с частицами разрушенной породы, глинистый раствор выносит их на поверхность по кольцевому пространству между штангами и стенками скважины. Глинистый раствор охлаждает бурильный инструмент и одновременно предотвращает обрушение стенок скважины.

Роторное бурение чаще всего используют для устройства скважин значительных диаметров (300...400 мм) и большой глубины (150...1200 м). Роторная бурильная установка состоит из вращателя — ротора, сборной вышки и оборудования для промывки скважины глинистым раствором (рис. 1г). Рабочая (ведущая) труба проходит через вкладыши круглого стола ротора, который предназначен для передачи вращения от двигателя к бурильным трубам, присоединенным к рабочей трубе. Размеры вкладышей ротора соответствуют наружному диаметру рабочей трубы, что позволяет ей одновременно с вращением перемещаться вверх и вниз. Нижний конец бурильной трубы чаще всего имеет шарошечные и лопастные долота (рис. 1д), которые разрабатывают грунт по всей площади забоя скважины. Верхним концом рабочая труба соединена с вертлюгом, к нему присоединен рукав от насоса, подающий в бурильные трубы глинистый раствор. Всю систему рабочих и бурильных труб с вертлюгом подвешивают к крюку. Рабочие и бурильные трубы поднимают и опускают канатом, навитым на барабан лебедки.

 

 

Физические способы бурения

К основным физическим способам бурения относятся термический и гидравличе-ский.При термическом способе бурения горные породы разрушаются высокотемпературным источником тепла — открытым пламенем. Рабочим органом станка термического бурения является термобур с огнеструйной горелкой (рис. 3а), из которой со сверхзвуковой скоростью направляется на забой скважины газовая струя с высокой температурой. В камеру сгорания через форсунку подают смесь тонкораспыленного керосина с газообразным кислородом. Образующиеся внутри камеры газообразные продукты горения с температурой до 2000°С под действием давления внутри камеры вылетают со скоростью около 2000 м/с через отверстия в днище горелки и действуют на забой скважины. С помощью воды горелку охлаждают и удаляют из скважины разрушенную породу.

Термический способ бурения шпуров по сравнению с механическим является более эффективным, и производительность его в 10...12 раз больше при бурении парод кристаллической структуры.

Гидравлический способ бурения (рис 3в) используют для разработки скважин в легких суглинках и плывунах. При этом способе воду нагнетают в скважину через колонну труб и специальную стройную насадку, прикрепленную к нижней части колонны. Вода размывает забой, и трубы погружаются в грунт. Гидромасса, образованная размывом грунта, под давлением воды выжимается вдоль наружных стенок обсадной трубы, извлекаемой из грунта лебедкой. С помощью гидравлического бурения можно проходить скважины глубиной до 8 м со скоростью до 1 м/мин.

Виды свай

Сваи используют для устройства фундаментов под различные здания и сооружения, повышения несущей способности слабых грунтов и укрепления стенок котлована от обрушения.

Классификация свай:

- по характеру работы в грунте: сваи-стойки, опирающиеся на несжимаемые грунты, и висячие, заглубленные в сжимаемые грунты.

- по материалу - железобетонные, бетонные, деревянные, стальные.

- по виду армирования ж/б свай - с напрягаемой и ненапрягаемой продольной арматурой, с поперечным армированием и без него.

- по конструкции - квадратные, прямоугольные, многоугольные, круглые, с уширением и без него, цельные и составные, призматические и конические, пустотелые, сплошного сечения, винтовые сваи-колонны.

- по методам устройства свайных фундаментов - погружаемые и набивные. Погружаемые изготовляют на поверхности земли и затем погружают в грунт в вертикальном или наклоном положении. Набивные сваи устраивают в самом грунте.

Свайные фундаменты, состоящие из нескольких свай, образующих общую группу, наз. свайным кустом, а плиту, которая их соединяет - ростверком.

По способу заглубления в грунт различают следующие виды свай:

- забивные железобетонные, деревянные и стальные, погружаемые в грунт без его выемки с помощью молотов, вибропогружателей, вибровдавливающих и вдавливающих устройств, а также железобетонные сваи-оболочки, заглубляемые вибропогружателями без выемки или с частичной выемкой грунта и не заполняемые бетонной смесью;

- сваи-оболочки железобетонные, заглубляемые вибропогружателями с выемкой грунта и заполняемые частично или полностью бетонной смесью;

- набивные бетонные и железобетонные, устраиваемые в грунте путем укладки бетонной смеси в скважины, образованные в результате принудительного отжатия (вытеснения) грунта;

- буровые железобетонные, устраиваемые в грунте путем заполнения пробуренных скважин бетонной смесью или установки в них железобетонных элементов;

- винтовые.

По условиям взаимодействия с грунтом сваи следует подразделять на сваи-стойки и висячие. К сваям-стойкам надлежит относить сваи всех видов, опирающиеся на скальные грунты, а забивные сваи, кроме того, на малосжимаемые грунты.

К малосжимаемым грунтам относятся крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем средней плотности и плотным, а также глины твердой консистенции в водонасыщенном состоянии с модулем деформации более 50000 кПа. Силы сопротивления грунтов, за исключением отрицательных (негативных) сил трения на боковой поверхности свай-стоек, в расчетах их несущей способности по грунту основания на сжимающую нагрузку не должны учитываться.

К висячим сваям следует относить сваи всех видов, опирающиеся на сжимаемые грунты и передающие нагрузку на грунты основания боковой поверхностью и нижним концом.

Отрицательными (негативными) силами трения называются силы, возникающие на боковой поверхности сваи при осадке околосвайного грунта и направленные вертикально вниз.

Забивные железобетонные сваи размером поперечного сечения до 0,8 м и сваи-оболочки диаметром 1 м и более следует подразделяют:

- по способу армирования - на сваи и сваи-оболочки с ненапрягаемой продольной арматурой с поперечным армированием и на предварительно напряженные со стержневой или проволочной продольной арматурой (из высокопрочной проволоки и арматурных канатов) с поперечным армированием и без него;

- по форме поперечного сечения - на сваи квадратные, прямоугольные, таврового и двутаврового сечений, квадратные с круглой полостью, полые круглого сечения;

- по форме продольного сечения - на призматические, цилиндрические и с наклонными боковыми гранями (пирамидальные, трапецеидальные, ромбовидные);

- по конструктивным особенностям - на сваи цельные и составные (из отдельных секций);

- по конструкции нижнего конца - на сваи с заостренным или плоским нижним концом, с плоским или объемным уширением (булавовидные) и на полые сваи с закрытым или открытым нижним концом или с камуфлетной пятой.

Сваи забивные с камуфлетной пятой устраивают путем забивки полых свай круглого сечения в нижней части с закрытым стальным полым наконечником с последующим заполнением полости сваи и наконечника бетонной смесью и устройством с помощью взрыва камуфлетной пяты в пределах наконечника. В проектах свайных фундаментов с применением забивных свай с камуфлетной пятой следует предусматривать указания о соблюдении требований правил производства буровзрывных работ, в том числе при определении допускаемых расстояний от существующих зданий и сооружений до места взрыва.

Набивные сваи по способу устройства разделяются на:

- набивные, устраиваемые путем погружения инвентарных труб, нижний конец которых закрыт оставляемым в грунте башмаком или бетонной пробкой, с последующим извлечением этих труб по мере заполнения скважин бетонной смесью;

- набивные виброштампованные, устраиваемые в пробитых скважинах путем заполнения скважин жесткой бетонной смесью, уплотняемой виброштампом в виде трубы с заостренным нижним концом и закрепленным на ней вибропогружателем;

- набивные в выштампованном ложе, устраиваемые путем выштамповки в грунте скважин пирамидальной или конусной формы с последующим заполнением их бетонной смесью.

Буровые сваи по способу устройства разделяются на:

- буронабивные сплошного сечения с уширениями и без них, бетонируемые в скважинах, пробуренных в пылевато-глинистых грунтах выше уровня подземных вод без крепления стенок скважин, а в любых грунтах ниже уровня подземных вод - с закреплением стенок скважин глинистым раствором или инвентарными извлекаемыми обсадными трубами;

- буронабивные полые круглого сечения, устраиваемые с применением многосекционного вибросердечника;

- буронабивные с уплотненным забоем, устраиваемым путем втрамбовывания в забой скважины щебня;

- буронабивные с камуфлетной пятой, устраиваемые путем бурения скважин с последующим образованием уширения взрывом и заполнением скважин бетонной смесью;

- буроинъекционные диаметром 0,15-0,25 м, устраиваемые путем нагнетания (инъекции) мелкозернистой бетонной смеси или цементно-песчаного раствора в пробуренные скважины;

- сваи-столбы, устраиваемые путем бурения скважин с уширением или без него, укладки в них омоноличивающего цементно-песчаного раствора и опускания в скважины цилиндрических или призматических элементов сплошного сечения со сторонами или диаметром 0,8 м и более;

- буроопускные сваи с камуфлетной пятой, отличающиеся от буронабивных свай с камуфлетной пятой тем, что после образования камуфлетного уширения в скважину опускают железобетонную сваю.

Обсадные трубы допускается оставлять в грунте только в случаях, когда исключена возможность применения других решений конструкции фундаментов (при устройстве буронабивных свай в пластах грунтов со скоростью фильтрационного потока более 200 м/сут., при применении буронабивных свай для закрепления действующих оползневых склонов и в других обоснованных случаях). При устройстве буронабивных свай в пылевато-глинистых грунтах для крепления стенок скважин допускается использовать избыточное давление воды.

Железобетонные и бетонные сваи проектируют из тяжелого бетона. Для забивных железобетонных свай с ненапрягаемой продольной арматурой, на которые отсутствуют государственные стандарты, а также для набивных и буровых свай необходимо предусматривать бетон класса не ниже В15, для забивных железобетонных свай с напрягаемой арматурой - не ниже В22,5.

Для коротких набивных и буровых свай (длиной менее 3,5 м) в обоснованных случаях допускается предусматривать применение тяжелого бетона класса не ниже В7,5.

Железобетонные ростверки свайных фундаментов для всех зданий и сооружений, кроме опор, мостов, гидротехнических сооружений и больших переходов воздушных линий электропередачи, проектируют из тяжелого бетона класса, не ниже: для сборных ростверков - В15, «монолитных» - В12,5.

Для опор больших переходов воздушных линий электропередачи класс бетона сборных и монолитных ростверков следует принимать В22,5 и В15 соответственно.

Для опор мостов класс бетона свай и свайных ростверков следует назначать в соответствии с требованиями СНиП 2.05.03-84, для гидротехнических сооружений - СНиП 2.06.06-85.

Бетон для замоноличивания железобетонных колонн в стаканах свайных ростверков, а также оголовков свай при сборных ленточных ростверках следует предусматривать в соответствии с требованиями СНиП 2.03.01-84, предъявляемыми к бетону для заделки стыков сборных конструкций, но не ниже класса В12,5.

При проектировании мостов и гидротехнических сооружений класс бетона для замоноличивания сборных элементов свайных фундаментов должен быть на ступень выше по сравнению с классом бетона соединяемых сборных элементов.

Марки бетона по морозостойкости и водонепроницаемости свай и свайных ростверков следует назначать, руководствуясь требованиями ГОСТ 19804.0-78, СНиП 2.03.01-84, для мостов и гидротехнических сооружений - соответственно СНиП 2.05.03-84 и СНиП 2.06.06-85.

Деревянные сваи должны быть изготовлены из бревен хвойных пород (сосны, ели, лиственницы, пихты) диаметром 22-34 см и длиной 6,5 и 8,5 м, соответствующих требованиям ГОСТ 9463-72. Бревна для изготовления свай должны быть очищены от коры, наростов и сучьев. Естественная коничность (сбег) бревен сохраняется. Размеры поперечного сечения, длина и конструкция пакетных свай принимаются по результатам расчета и в соответствии с особенностями проектируемого объекта.

Возможность применения для деревянных свай бревен длиной более 8,5 м допускается только по согласованию с предприятием - изготовителем свай.

Стыки бревен или брусьев в стыкованных по длине деревянных сваях и в пакетных сваях осуществляются впритык с перекрытием металлическими накладками или патрубками. Стыки в пакетных сваях должны быть расположены в разбежку на расстоянии один от другого не менее 1,5 м.

 

 

Контроль качества бетона

1.Прочность бетона в проектном возрасте устанавливается через28сутпосле формования конструкций. Возможно установление в проекте других сроков определения этой прочности с учетом условийзагружения, замораживания конструкций и т.п.

2.При контроле прочности монолитных конструкций по образцам бе­тонной смеси их следует обязательно отбирать на месте укладки смеси.

3.При необходимости контроля прочности бетона к моменту распалубки,раскружаливания,складирования сборных элементов, раннегозагруженияконструкций, откачки воды при подводном бетонировании и т.д., следует изготовлять и испытывать допол­ни­тель­ные серии кон­трольных образцов, выдержанных в условиях, аналогич­ных условиям твердения бетона в конструкции.

4.Условия твердения контрольных образцов должны соответ­ст­вовать ГОСТ 18105—86*иППР.

Места установки контрольных образцов при ускоренном твердении бе­тона сборных и монолитных конструкций определяются ППР исходя из конкретных условий твердения бетона.

5.Темпер