Расчет и конструирование фундаментов под промежуточную опору моста

4.4  Погружение свай

 

        Для  удержания в заданном положении, в пространстве свай в процессе  их погружения в грунт применяют  направляющие устройства. К таким устройствам относят копры, направляющие стрелы, подвешиваемые к кранам разных конструкций, каркасы и кондукторы. Копер представляет собой сборно-разборную конструкцию, состоящую из направляющей стрелы подкосов и рамы, на которую установлены приводные лебёдки, предназначенные для подъёма и установки на место сваи, молота или вибропогружателя. В копрах простейшей конструкции направляющая стрела закреплена неподвижно. В более совершенных стрелу можно наклонять назад, вперёд и в стороны, обеспечивая тем самым возможность погружения свай в наклонном положении. Применяемые строительными организациями копры являются узкоспециализированным оборудованием, предназначенным для погружения свай. При небольшом количестве свай или в случае отсутствия копров для погружения свай могут быть использованы направляющие стрелы, навешиваемые на кран. Направляющий каркас представляет собой плоскую или пространственную жёсткую неизменяемую конструкцию с ячейками для установки в них свай. Расположение направляющих ячеек в плане каркаса соответствует размещению свай в фундаменте. В зависимости от количества свай, их размеров и требуемой точности расположения в плане применяют деревянные и стальные каркасы. На суше и на водоёмах глубиной до 5 м сваи в заданном положении удерживают при помощи копров и направляющих стрел, подвешиваемых к кранам. На водотоках глубиной свыше 5 м для фиксирования свай, как правило, используют направляющие каркасы различных конструкций. После установки и закрепления в проектном положении направляющего каркаса или кондуктора приступают к работам, непосредственно связанным с погружением в грунт свай. Забивка свай молотами. Сущность этого способа заключается в осаживании в грунт погружаемого элемента - сваи воздействием ударов, производимых молотами. Способом забивки в отечественной практике фундаментостроения погружают в разные грунты сваи диаметром до 1 м на глубину до 30 м, а иногда и больше. В настоящее время применяют подвесные, паровоздушные и дизельные молоты. Погружение свай прекращают после заглубления их низа в грунт до проектной отметки при условии, что величина погружения сваи от одного улара молота на последнем этапе забивки (именуемая отказом) будет равна или меньше полученной расчётом (расчётного отказа), который вычисляют в зависимости от заданной нагрузки на сваю. В период забивки свай ведут журнал, в котором отмечают технические характеристики применяемого молота, фактическую глубину забивки и величину (в мм) полученного отказа для каждой сваи.

         Вибропогружение. Этот способ широко применяют при строительстве мостов и портовых сооружений для заглубления в нескальные грунты свай и шпунта. Для погружения железобетонных свай и шпунта используют низкочастотные вибропогружатели, совершающие до 800 колеб/мин, а для стальных свай и шпунта применяют высокочастотные вибропогружатели, имеющие более 1000 колеб/мин. Характерной особенностью вибропогружателей является их возможность погружать в грунты элементы, вес которых в 5-10 раз превышает вес погружающего механизма. Для молотов это соотношение находится примерно в диапазоне 0,8 - 1.

         Применение подмыва при погружении  свай.

Подмыв (размыв) грунта под торцом и вдоль боковой поверхности погружаемых свай производят для облегчения их заглубления в грунт. В результате воздействия подмыва часто сопротивление грунта уменьшается настолько, что свая погружается только под действием собственного веса. Подмыв является вспомогательным средством, существенно облегчающим погружение свай в песчаные, песчано-гравелистые и слабые связные грунты. В плотных связных грунтах подмыв малоэффективен. Для подачи воды в зону размыва грунта используют стальные трубы внутренним диаметром от 37 до 131 мм, которые располагают вдоль погружаемой сваи внутри её или снаружи. Подмыв грунта значительно снижает их несущую способность. Поэтому подачу воды в подмывные трубы прекращают в момент, когда низ свай ещё недопогружен на 1 -2 м до проектной отметки, и дальнейшее их заглубление при отключенном подмыве.

 

4.5   Устройство ростверка

 

        К  сооружению плиты монолитной  конструкции приступают после  завершения работ по заглублению  или устройству в грунте несущих  элементов фундамента. В случае  применения плиты сборной конструкции  отдельные её части устанавливают  в проектное положение до начала  погружения свай, если такие элементы  используют в качестве направляющих  устройств. Независимо от положения  по отношению к поверхности  воды и грунта плиту сооружают  по общей технологической схеме  в следующей очерёдности выполнения  основных работ:

   ограждают котлован  для производства по бетонированию  плиты насухо;

удаляют из котлована грунт (при устройстве заглубленной плиты);

укладывают при необходимости водозащитную подушку на дно котлована;

откачивают воду из котлована;

срезают верхнюю часть свай, если это предусмотрено проектом;

устанавливают арматуру и опалубку плиты;

бетонируют плиту;

разбирают ограждение котлована.

        В  зависимости от конструкции плиты (сборная, монолитная), свойств грунтов  и т. п. работы по устройству  ограждения котлована и удалению  из него грунта можно выполнять  как до начала, так и после  погружения несущих элементов  фундамента. Производство работ  по сооружению заглублённой и  незаглублённой в грунт плиты  имеет различие только в методах  устройства и конструкции ограждения  котлованов. Остальные работы для  фундаментов обоих типов выполняют  одними и теми же приемами и оборудованием. Следует отметить, что заглублённые в грунт плиты сооружают с использованием таких же конструкций ограждений котлованов и методов их устройства, какие применяют при возведении фундаментов мелкого заложения. Для устройства ограждений котлованов плит, возвышающихся над дном водотока, используют бездонные ящики, шпунт, перемычки разных конструкций, а также железобетонные элементы фундаментов. Ограждения из деревянных элементов применяют в тех случаях, когда это допустимо по условиям прочности и устойчивости. Стальные перемычки и шпунт используют, как правило, в качестве инвентаря строительной организации. Железобетонные ограждения, являющиеся составной частью плиты, применяют при экономической целесообразности такого конструктивного решения. Распорные крепления деревянных и стальных ограждений проектируют таким образом, чтобы они одновременно являлись бы и направляющими устройствами для погружаемых свай.

 

4.6.  Техника безопасности

 

        Сложность  условий производства работ при  сооружении фундаментов, опасности, связанные с нарушением технологии  таких работ, использование современных  землеройных, сваебойных и других  машин предъявляют повышенные  требования к соблюдению правил  техники безопасности в фундаментостроении. Необходимо иметь ввиду, что к работам, связанным со строительством фундаментов, могут допускаться только лица, изучившие и сдавшие экзамены по специальным разделам техники безопасности. Знание правил должно проверяться специальными комиссиями не реже одного раза в год. Следует учитывать, что безопасность работ прежде всего зависит от выполнения обоснованных расчетами требований прочности, устойчивости формы и положения и надёжности в работе элементов основных и вспомогательных конструкций, а также используемого оборудования (копров, кранов, плавучих средств и др.). Начинать организацию работ и подготовку рабочих мест при всех способах работ необходимо с устройства ограждений, защитных приспособлений и других мероприятий, гарантирующих безопасность работающих. При всех условиях грузоподъёмное и такелажное оборудование должно отвечать требованиям Гостехнадзора, а котлы, воздухосборники и трубопроводы - требованиям Котлонадзора. Основные положения и требования техники безопасности в конкретных условиях строительства должны быть отражены в проекте организации строительства фундаментов. При сооружении фундаментов в акваториях все суда, плавучие крапы и другие плавучие средства должны иметь свидетельства, подтверждающие их водоизмещения и устойчивость. Использование льда в качестве основания для перемещения грузов должно подтверждаться расчётом. Перед выполнением любых земляных работ (разработка котлованов, погружение свай, опускание колодцев, бурение скважин и др.) необходимо убедиться в отсутствии коммуникаций на участках разработок (электрокабелей, газопроводов, водопровода и пр.) или принять меры к их сохранению и безопасности производства работ (отключить энергию или воду, обеспечит аккуратность раскопок и подвешивание коммуникаций и др.) При всех способах работах опасные для людей участки должны быть огорожены и оборудованы предупредительными сигналами. Прочность и надёжность ограждений и креплений котлованов должны быть рассчитаны и проверяться в процессе работ. Краны и копры и другое оборудование нельзя   располагать ближе границы призмы обрушения, если это не предусматривается проектом и не подтверждено расчётом. Строповку блоков фундаментов при установке их кранами следует выполнять при помощи монтажных петель или специальных траверс и строповочных устройств, проверенных расчётом. Поднимать и опускать блоки без рывков, причём в начале подъёма необходимо убеждаться в надёжности строповки. Особое внимание должно быть уделено устойчивости положения башенных и других самоходных кранов, а также прочности подкрановых путей. Монтажные работы ночью допускаются только при хорошем искусственном освещении. При взрывных работах в котлованах необходимо выполнять специальные требования. Особое внимание при свайных работах должно быть уделено обеспечению прочности и устойчивости копров, кранов, направляющих каркасов, а также надёжному закреплению молотов и вибропогружателей. Нельзя находиться под подвешенными агрегатами. Во время перерывов в работе сваебойные агрегаты должны быть опущены и установлены на настил. Не разрешается передвигать или поворачивать копер при подвешенном молоте. Нельзя подтягивать сваи копровым тросом к копру по горизонтали на расстояния больше 6 м.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Таблица 1.1 Подразделение песчаных грунтов по плотности сложения

Песок	Плотный	Средней плотности	Рыхлый
По коэффициенту пористости
Гравелистый, крупный и средний крупности Мелкий Пылеватый	е < 0,55 е < 0,6 е < 0,6	0,55 £ е £ 0,7 0,6 £ е £ 0,75 0,6 £ е £ 0,8	е > 0,7 е > 0,75 е > 0,8

 

Таблица 1.2 Подразделение грунтов по коэффициенту водонасыщения Sr

Грунт	Степень влажности
Малой степени насыщения (маловлажный) Средней степени насыщения (влажный) Насыщенные водой	0 < Sr £ 0,5 0,5< Sr £ 0,8 0,8< Sr £ 1

 

Таблица 1.3 Подразделение пылевато - глинистых грунтов по числу пластичности

Грунт	Число пластичности, Iр %
Супесь Суглинок Глина	1 - 7 7 - 17 > 17

 

Таблица 1.4 Подразделение пылевато - глинистых грунтов по показателю текучести

Грунт	Показатель текучести IL
Супесь: твердая пластичная текучая Суглинок и глина: твердые полутвердые тугопластичные мягкопластичные текучепластичные текучие	< 0 0 - 1 > 1   < 0 0 - 0,25 0,25 - 0,5 0,5 - 0,75 0,75 - 1 > 1

 

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Таблица 2.1 Основные размеры забивных железобетонных свай

Марка	Наименование типа свай	Размер стороны поперечного сечения или наружный диаметр свай, мм	Длина призматической (цилиндрической) части, мм
С	Целые сваи квадратного сплошного сечения с ненапрягаемой арматурой	200 250 300 350 400	3000-6000 4500-6000 3000-12000 8000-16000 13000-16000
СН	Цельные сваи сплошного квадратного сечения с поперечным армированием ствола с напрягаемой арматурой	200 250 300 350 400	3000-6000 4500-6000 3000-15000 8000-20000 13000-20000
СЦ	Сваи квадратного сечения без поперечного армирования ствола	250 300	5000-6000 3000-12000
С	Составные сваи сплошного квадратного сечения с поперечным армированием ствола	300 350 400	14000-20000 14000-24000 14000-28000
СП	Свая квадратного сечения с круглой полостью	250,300,400	3000-8000
СК	Составные круглые полы сваи	400 500 600	14000-26000 14000-30000 14000-40000
СО	Сваи-оболочки	800,1000, 1200,1600	14000-48000

 

Примечания.

1. В таблице приведена  длина составных свай в собранном  виде. Длина элементов составных  свай указывается в стандартах  на сваи конкретных типов.

2. Длина цельных свай  квадратного сечения от 3 до 6 м принимается с интервалом 0,5 м, а от 6 до 20 м – с интервалом 1 м.

 

 

Таблица 2.2

Значение коэффициента α для расчета дополнительных напряжений в грунте

ζ=2z/b	η=l/b
	1,0	1,4	1,8	2,4	3,2	5	≥10
0,0	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000	1,000
0,4	0,960	0,972	0,975	0,976	0,977	0,977	0,977
0,8	0,800	0,848	0,866	0,876	0,879	0,881	0,881
1,2	0,606	0,682	0,717	0,739	0,749	0,754	0,755
1,6	0,449	0,532	0,578	0,612	0,629	0,639	0,642
2,0	0,336	0,414	0,463	0,505	0,530	0,545	0,550
2,4	0,257	0,325	0,374	0,419	0,449	0,470	0,477
2,8	0,201	0,260	0,304	0,349	0,383	0,410	0,420
3,2	0,160	0,210	0,251	0,294	0,329	0,360	0,374
3,6	0,131	0,173	0,209	0,250	0,285	0,319	0,337
4,0	0,108	0,145	0,176	0,214	0,248	0,285	0,306
4,4	0,091	0,123	0,150	0,185	0,218	0,255	0,280
4,8	0,077	0,105	0,130	0,161	0,192	0,230	0,258
5,2	0,067	0,091	0,113	0,141	0,170	0,208	0,239
5,6	0,058	0,079	0,099	0,124	0,152	0,189	0,223
6,0	0,051	0,070	0,087	0,110	0,136	0,173	0,208
6,4	0,045	0,062	0,077	0,099	0,122	0,158	0,196
6,8	0,040	0,055	0,064	0,088	0,110	0,145	0,185
7,2	0,036	0,049	0,062	0,080	0,100	0,133	0,175
7,6	0,032	0,044	0,056	0,072	0,091	0,123	0,166
7,8	0,029	0,040	0,051	0,066	0,084	0,113	0,158
8,4	0,026	0,037	0,046	0,060	0,077	0,105	0,150
8,8	0,024	0,033	0,042	0,055	0,071	0,098	0,143
9,2	0,022	0,031	0,039	0,051	0,065	0,091	0,137
9,6	0,020	0,028	0,036	0,047	0,060	0,085	0,132
10,0	0,019	0,026	0,033	0,043	0,056	0,079	0,126
11,0	0,016	0,021	0,028	0,036	0,047	0,067	0,115
12,0	0,013	0,018	0,023	0,031	0,040	0,058	0,106