Главная  Материалы 

 

Способы погружения и типы свай

 

В зависимости от способа установки на опоры различают методы монтажа вертикальным подъемом, поворотом, надвиж-кой, накаткой.

 

Установку вертикальным подъемом применяют в тех случаях, когда масса поднимаемой конструкции или сооружения не превышает грузоподъемности монтажных механизмов. Вообще применение метода увязывается с возможностью поднять конструкцию в целом виде на определенную высоту с помощью тех или иных механизмов и с наличием механизмов и приспособлений для такого подъема. Принципиальным моментом является возможность подведения временных или постоянных опор под поднятую конструкцию и способность этих опор сразу включиться в совместную работу с этой конструкцией ( 8. .

 

Большой положительный эффект дает сборка блоков покрытия легкими монтажными кранами на земле с последующим подъемом на проектную отметку. Сборку пространственной конструкции можно осуществлять под местом установки, в торце здания или на специально оборудованной площадке, расположенной в непосредственной близости от возводимого сооружения.

 

При сборке отдельных блоков, всего покрытия или его основной несущей части под местом установки в проектное положение их подъем на проектную отметку осуществляют специальными гидроподъемниками или полиспастами с использованием колонн сооружения. Колонны при таком способе монтажа должны быть большой высоты с консолями, к которым подвешивают неподвижные блоки подъемных полиспастов.

 

На 8.7 показан подъем несущего блока покрытия, состоящего из несущих ферм, соединенных вертикальными и горизонтальными связями, осуществляемый с помощью четырех полиспастов грузоподъемностью 160 т каждый. Пространственную конструкцию укрупняли в горизонтальном положении на земле с установкой всех конструктивных элементов покрытия и устройством кровли.

 

Установка оболочки на опоры методом вертикального подъема:

 

1 — траверса; 2 — оболочка, поднятая и повернутая на опоры; 3 — монтажный кран; 4 — собранная оболочка перед подъемом; 5 — смонтированные опоры оболочек с навешенными рабочими площадками

 

Схема монтажа блока покрытия полиспастами:

 

1 — колонна; 2 — монтажный подкос; 3 — тормозная расчалка; 4 — опорная балка; 5 — подъемный полиспаст; 6 — блок покрытия

 

Колонны (пространственные конструкции опор) собирали также в горизонтальном положении и устанавливали в проектное положение методом поворота вокруг шарнира с помощью тех же полиспастов, которыми затем поднимали блок покрытия.

 

Под опорные узлы нижних поясов ферм подводили поперечные балки с закрепленными на концах подвижными блоками полиспастов. Принципиальная схема запасовки всех четырех полиспастов для равномерного распределения нагрузки на несущие опоры приведена на После вертикального подъема пространственной конструкции в проектное положение было осуществлено ее соединение с несущими колоннами и демонтированы монтажные подкосы.

 

Принципиальная схема запасовки тросов:

 

1 — электролебедки; 2 — тяговая нитка полиспаста; 3 — подъемный полиспаст; 4 — блок покрытия; 5 — уравнительные ролики; 6 — отводной ролик

 

Методом поворота осуществляют главным образом монтаж в целом виде сооружений, имеющих значительную высоту и большую массу. Сооружение, как конструкцию, сначала собирают в горизонтальном положении в зоне ее будущей установки, основание этой пространственной конструкции закрепляют с использованием поворотного шарнира к фундаменту и поворотом вокруг шарнира устанавливают сооружение в проектное положение. Этим методом монтируют опоры линий электропередач, дымовые трубы, башни и другие сооружения массой 100 т и более.

 

При методе надвижки конструкции собирают в стороне от постоянных опор, а затем устанавливают на эти опоры путем горизонтального перемещения по временным путям. Этот метод широко применяют при монтаже многопролетных мостов, конструкций покрытия одноэтажных промышленных зданий, а также при необходимости выполнения работ в короткие сроки, совмещая на земле подготовку к надвижке с другими работами. Особенно эффективен этот метод при реконструкции действующих технологических сооружений (доменная печь, воздухонагреватель, шахтный копер), когда новое сооружение собирают в стороне и затем выдвигают на фундамент демонтированного старого, что резко сокращает период остановки действующего объекта.

 

Процесс надвижки возможен в двух вариантах: скольжением на салазках при массе блока до 250 т и накаткой на стальных катках при массе блоков 10 тыс. т и более.

 

В качестве примера метода надвижки рассмотрим монтаж здания спортивного комплекса пролетом 84 м с сигарообразными фермами покрытия ( 8. . Фермы покрытия, обрамленные по верхнему и нижнему поясам стальными листами толщиной 4 мм, собирали на земле на специальных тележках в непосредственной близости от перекрываемого сооружения. Тележки имели кондукторы и приспособления для обеспечения заданной точности сборки элементов покрытия, конструкции тележек позволяли им перемещаться с закрепленными фермами по горизонтальным и наклонным рельсовым путям.

 

Для подъема тележек на проектную отметку были смонтированы две наклонные монтажные балки, перемещение тележек с очередным блоком покрытия осуществляли двумя тяговыми полиспастами. После достижения проектной отметки тележки упирались в специальный упор, блок покрытия опускали на стальные катки и методом накатки с помощью двух легких полиспастов надвигали в проектное положение, где с помощью домкратов его сначала приподнимали для освобождения катков, затем опускали в проектное положение.

 

Схема надвижки блока покрытия:

 

1 — колонны здания; 2 — подстропильные балки; 3 — наклонные балки временной эстакады; 4 — блок покрытия; 5 — тележка для передвижения блоков; 6 — тяговый полиспаст; 7 — рельсовый путь тележки; 8 — упор

 

Одно из достоинств рассмотренного способа монтажа — для перемещения и установки объемного блока на проектные отметки нет необходимости применять монтажный кран большой грузоподъемности с высокой стоимостью эксплуатации.

 

В практике монтажа иногда встречается сочетание нескольких методов, в частности совмещенный метод надвижки, укрупнения и поворота.

 

Забивные сваи погружают в грунт с помощью специальных сваебойных молотов. Для обеспечения целостности сваи при забивке на голову (верхнюю часть) сваи надевают специальный металлический наголовник, в который помещают прокладку из дерева, резины и других упругих материалов, которые хотя и несколько снижают эффективность удара, однако предотвращают от разрушения материал сваи внутри наголовника. Погружение сваи будет достаточно эффективным и не займет много времени, если вес ударной части молота будет больше, чем вес сваи с наголовником.

 

Погружение сваи с помощью вибропогружателей и вибромолотов выполняют при наличии в основании песчаных водонасыщенных грунтов. При работе эксцентрикового центробежного вибратора, установленного на головах свай, вертикальные колебания, передаваясь на грунт, приводят к его разжижению, в результате чего свая погружается в грунт при резком снижении трения по ее боковой поверхности.

 

В практике строительства сваи, изготовляемые на заводах промышленности строительных материалов, погружают в грунт с поверхности земли или дна котлована с помощью следующих способов: забивки с помощью сваебойных молотов; погружение с помощью вибропогружателей и вибромолотов; вдавливанием статической нагрузкой; завинчиванием.

 

Вдавливание свай с помощью статической нагрузки обычно применяют в тех случаях, когда свайные фундаменты возводят рядом с уже существующими зданиями, что часто имеет место в условиях массовой городской застройки или при реконструкции зданий, когда недопустимо появление вибраций, которыми сопровождаются забивка и вибропогружение. Особое внимание следует обращать на водонасыщенные пески и супеси, которые способны уплотняться под действием колебаний, претерпевая дополнительные осадки.

 

Забивку свай трудно осуществлять, если в основании находятся гравелистые, крупные, средней крупности плотные пески. В этом случае для обеспечения погружения свай применяют подмыв грунта струями воды под острием свай. Иногда для уменьшения сопротивления грунта погружению сваи последние забивают в предварительно пробуренные лидерные скважины, длина которых должна быть не менее чем на 1 м меньше сваи, а диаметр меньше, чем диаметр или поперечные размеры сваи.

 

Основные принципы работы механизмов, применяемых при погружении свай, а также их устройство освещены более подробно в курсе технологии строительного производства.

 

После прекращения действия вибрации через некоторое время трение в грунте полностью восстанавливается, а в некоторых случаях оказывается даже несколько большим, чем в первоначальном состоянии или при погружении свай с помощью забивки.

 

Сваи-стойки ( 9.3,а), прорезая толщу относительно слабых грунтов, передают нагрузку на практически несжимаемые грунты (скальные, полускальные или очень твердые пылевато-глинистые породы). Опираясь на них, такие сваи практически не получают вертикальных перемещений, следовательно, силы трения по боковой поверхности отсутствуют и давление передается только за счет лобового сопротивления грунта под острием (пятой сваи). Следовательно, этот тип свай работает подобно сжатым стойкам, находящимся в упругой среде.

 

Погружение сваи с помощью завинчивания осуществляют используя специальные винтовые лопасти диаметром до 2 м, располагаемые у острия (см. 9.5, ж). Црименение таких свай становится целесообразным, если в верхней зоне основания залегают слабые грунты, подстилаемые плотными, малосжимаемыми грунтами, до которых и производят завинчивание. Винтовые сваи чаще всего используют для фундаментов, работающих на выдергивание, и для устройства анкеров. Для завинчивания металлических свай при; наличии в основании податливых грунтов применяют механизмы, аналогичные буровым установкам. Тяжелые железобетонные сваи с металлическими лопастями большого диаметра погружают с помощью кабестана, представляющего собой полую муфту, надеваемую на голову сваи и приводимую в медленное вращение электромотором с системой приводных шестерен. При завинчивании кабестан закрепляют с помощью специальных анкеров.

 

Схема передачи нагрузки на грунты основания

 

По условиям передачи нагрузки на грунты оснований сваи подразделяют на сваи-стойки и сваи трения (висячие сваи).

 

Сопротивление грунта погружению сваи называют несущей способностью грунта основания. Для висячей сваи эта величина будет состоять из двух составляющих:

 

По условиям изготовления и погружения сваи разделяют на погружаемые в грунт в готовом виде и сваи, формируемые в грунте оснований.

 

Сваи трения ( 9.3, погружают в сжимаемые грунты. В результате вертикального перемещения под действием внешней нагрузки по боковой поверхности сваи образуются силы трения F„ а под острием сваи будет действовать лобовое сопротивление грунта F0.

 

Деревянные сваи ( 9,а) в практике строительства применяют сравнительно редко из-за возможного загнивания древесины в грунте основания при переменной влажности, необходимости экономии древесины и ограничения сортамента деревянных элементов. Такие сваи изготовляют из бревен диаметром от 18 до 36 см и длиной от 4,5 до 12 м. При необходимости получения свай большей длины их стыкуют из отдельных звеньев. Для предотвращения размочаливания головы сваи при забивке ее защищают металлическим бугелем, а нижний конец сваи заостряют для облегчения погружения.

 

Для удовлетворения условия расчета по второй группе предельных состояний сваи рекомендуется погружать до относительно плотных грунтов, обеспечивая тем самым более полное использование несущей способности материала свай и предельно допустимое значение осадки.

 

Типы свай

 

По материалу сваи, погружаемые в готовом виде, подразделяют на деревянные, железобетонные, металлические и комбинированные.

 

Квадратные сваи изготовляют с размером поперечного сечения от 20 х 20 до 40 х 40 см и длиной от 3 до 20 м.

 

Сваи, имеющие полое сечение, выпускают с наконечником и без него, в последнем случае погружение осуществляется без удаления грунта из внутренней полости.

 

Железобетонные сваи в настоящее время применяют наиболее часто, так как промышленность строительных материалов выпускает широкий сортамент таких свай,удовлетворяющий всем запросам массового строительства. Железобетонные сваи имеют различные размеры и сечения. Чаще всего применяют сваи с квадратным сплошным ( 9.4, , квадратным с круглой полостью ( 9,4,*) И полым круглым поперечным сечением ( 9.4,г), постоянным по всей длине сваи.

 

Для исключения перенапряжения в сечениях свай при транспортировании места строповки фиксируются специальными петлями i, расположенными на расстоянии 0,2L от концов сваи, так чтобы в ней при подъеме возникали приблизительно равные изгибающие моменты. Для подачи сваи на копер в ней предусматривают отверстие на расстоянии 0,3L от головы сваи, в которое устанавливают штырь 2 подъемного троса. Сваи небольшой длины выполняют без поперечного армирования в целях экономии металла.

 

При необходимости получения свай большей длины их стыкуют из отдельных секций, имеющих для этой цели закладные детали, позволяющие создавать болтовое или сварное соединение.

 

Полую круглую сваю, имеющую диаметр от 1 до 3 м, называют сваей-оболочкой. Длина свай-оболочек находится в пределах от 6 до 12 м при толщине стенок 12 см.

 

В сваях устанавливают продольную и поперечную спиральную арматуру. Продольную арматуру применяют с предварительным напряжением или без него. Шаг спиральной арматуры в голове и у острия делают чаще, чем в середине сваи. Для восцринятия динамической нагрузки при забивке и возникающих при этом значительных поперечных усилий голову сваи дополнительно армируют 3.5 арматурными сетками ( 9.4, .

 

Металлические сваи, как правило, имеют трубчатое сечение, так как их изготовляют из труб, реже — тавровое или двутавровое, а также более сложное сечение, создаваемое сваркой прокатных профилей.

 

Круглые пустотелые цилиндрические сваи изготовляют методом центрифугирования диаметром от 40 до 80 см при длине от 4 до 12 м и толщине стенок 8 10 см. Сваи диаметром от 60 см делают с закрытым нижним концом в виде острия. Такие сваи особенно целесообразны в качестве свай трения, так как имеют большую площадь боковой поверхности на 1 м3 железобетона и, следовательно, являются более экономичными. Конструкция цилиндрических свай позволяет создавать и составные сваи.

 

Конструктивные решения свай

 

Существуют новые конструктивные решения железобетонных свай, имеющих как постоянное сечение по длине в виде треугольника, тавра, двутавра или крестообразное -( 9.5, з), так и переменное. В частности, применяют пирамидальные ( 9.5, а), трапецеидальные ( 9.5, б), ромбовидные ( 9.5, в), продольно расчленные ( 9.5, г), образующие козлообразную конструкцию после погружения в результате несимметричного заострения, сваи с забивным оголовком ( 9.5, д) и булавовидные ( 9.5, ё). Забивной оголовок уплотняет грунт при погружении и сам передает часть нагрузки на основание. В некоторых случаях применение забивного оголовка позволяет увеличивать несущую способность Фундаментов в 1,5 2 раза. Конструкции свай, показанные на 9.5, обладают повышенной несущей способностью по сравнению со сваями, имеющими постоянное поперечное сечение, однако их применение пока ограничено вследствие небольших объемов производства заводами строительных конструкций. Применяются сваи-колонны и забивные блоки ( 9.5, и, к).

 

Комбинированные сваи представляют собой конструктивные элементы, состоящие из различных материалов. Например, ниже уровня подземных вод часть сваи выполняют из дерева, а верхнюю — из железобетона. Иногда используют сваю, состоящую в верхней части из железобетонной оболочки большого диаметра, которая объединяет для совместной работы группу металлических свай, расположенных понизу. Комбинированные сваи применяют также в виде металлической трубчатой оболочки, которую для придания большей жесткости и прочности заполняют бетоном.

 



Песколовки. Санитарно-химические показатели загрязнения сточных вод. "шлягер" каркаса. Систематизация факторов. Системы водоотведения на подтапливаемых территориях. Склады арматурной стали. Скользящая опалубка.

 

Главная  Материалы 



0.0049