Файл: Книга предназначается для студентов специальности Промышленное и гражданское строительстве.doc
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 22.11.2023
Просмотров: 301
Скачиваний: 5
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
, и бетонная смесь заполняет среднюю камеру. Краном 1 подают в среднюю камеру сжатый воздух, предварительно закрыв кран 2. Когда давление в средней и нижней камерах, а также в трубе уравнивается, смесь через нижний клапан проваливается в трубу.
Под давлением сжатого воздуха бетонная смесь одновременно уплотняется и вдавливается в грунт, а об.садная труба поднимается, что в значительной мере облегчает ее извлечение из скважины.
В песчаные грунты,оказывающие значительное сопротивление погружению свай, забивать обсадные трубы с наконечниками весьма затруднительно, особенно в мелкие пески, насыщенные водой. В такие грунты целесообразнее забивать открытые снизу трубы, а грунт удалять из них с помощью водяной струи, поступающей из подмывных трубок, опущенных внутрь трубы.
В агрессивных грунтовых водах в буровые скважины рекомендуется опускать готовые железобетонные сваи, покрытые снаружи изолирующим слоем, и нагнетать бетон только в промежуток между сваями и грунтовыми стенками скважины.
Бетонируют пневмонабивные сваи в несколько приемов. Первая порция бетона должна быть небольшой, чтобы заполнить трубу на высоту 1,5—2 м. Это необходимо для облегчения первого подъема обсадной трубы, которая очень быстро засасывается в песчаные грунты. Последующие порции бетона увеличивают в 2—3 раза. Бетонирование следует веста без перерывов во избежание нарушения монолитности ствола сваи. Каждую последующую порцию бетона загружают в обсадную трубу до начала схватывания ранее уложенной порции.
Для устройства пневмосвай применяют бетон литой консистенции. При подъеме обсадной трубы нужно тщательно следить за уровнем смеси, не допуская понижения высоты пробки менее 1 м, так как сжатый воздух может выбросить бетон вверх и даже привести к разрыву сваи.
Шлюзование бетона производят на величину, необходимую для преодоления притока грунтовой воды. После этого подачу сжатого воздуха прекращают и, открыв оба клапана, укладывают бетонную смесь непосредственно в трубу.
При изготовлении свай.в водоносных грунтах обсадная труба должна непрерывно -находиться под давлением, в противном случае при снижении давления грунтовые воды немедленно наполнят трубу.
Пневмонабивные сваи армируют на всю длину или только в верхней части. В первом случае готовый арматурный каркас опускают в обсадную трубу до начала бетонирования, во втором случае
сваи армируют в процессе бетонирования после достижения соответствующего уровня. Для этого шлюзовой аппарат снимают, каркас опускают в обсадную трубу, после чего аппарат снова устанавливают на место.
Длина пневмонабивных свай, ограничиваемая методами погружения обсадных,труб, может достигать 30 м. Пневмонабивные сваи
длиной 18—20 м и сечением 50—60 см, погруженные в плотные грунты на значительную глубину, обладают несущей способностью 100—150 т. Это дает возможность уменьшить в 3—4 раза количество свай Б основании сооружения по сравнению с забивными и соответственно уменьшить объем ростверка.
Недостатками пневмонабивных свай являются сложность их изготовления в связи с потребностью в сжатом воздухе для шлюзования бетона в обсадную трубу и необходимость удаления ее из скважины по ходу бетонирования.'Кроме того, требуется вести тщательный контроль на всех стадиях изготовления таких свай.
Сваи Вольфсхольтца применяют в зарубежной строительной практике. В отечественном строительстве пневмосвай применяли для мостовых опор первой очереди Московского метрополитена, при сооружении мостовых опор (под эстакаду Краснохолмского моста через Москву-реку).
Ниже приведены основные данные по устройству двух береговых
опор железнодорожного моста на пневмонабивных сваях. Каждый
из устоев моста (12.10) расположен на пневмонабивных сваях
длиной 12 м при диаметре обсадных труб 60,5 см, погруженных в
мелкозернистые илистые пески. Средний диаметр пневмонабивных
свай составил 0,7 м. Сваи расположены в плане в шахматном порядке: расстояние между ними принято 1,5 м (2,5 диаметра обсадной трубы). Все сваи погружены с наклоном 1/16 в сторону насыпи. Верхняя часть свай на высоту 3—3,5 м армирована 8 стержнями диаметром 16 мм. Расчетная нагрузка на сваю по проекту составляла 67 т, фактическая несушая способность ее— 100 т.
Средний расход бетона на одну сваю составил 5,84 м3, что соответствует коэффициенту уширения сван, равному 1,74.
В Польше в первые послевоенные годы пневмонабивные сваи применялись широко. В настоящее время их используют в основном при производстве работ в тяжелых грунтовых и местных условиях (внутри помещений, вплотную к зданию и т. п.) и в случаях небольшого количества и значительной длины свай (более 15 м). Пневмоспособ можно применять при изготовлении набивных свай других конструкций.
В современном зарубежном опыте представляют интерес сваи, предложенные в 60-х годах фирмой «Петеркайвет Соне» (США). Оригинальным является объединение в единый технологический процесс проходки скважины и ее заполнение бетонной смесью, выполняемый одним механизмом. В этом способ имеет много общего с отечественной технологией виброформированных свай (см. гл. 15). В отличие от последнего здесь для подачи бетонной смеси применяется сжатый воздух, что позволяет отнести этот метод к методу устройства пневмона-бивных свай.
После бурения скважины через шлюзовой аппарат и полный вал шнека под давлением сжатого воздуха подают бетонную смесь. Шнек извлекают из скважины постепенно, не допуская отрыва его наконечника от поверхности бетона. Необходимость порционной загрузки смеси в шлюз усложняет работу, препятствуя ее интенсификации.
Сваи Михаэлиса — Маета, по схеме изготовления близкие пнев-мосваям, являются разновидностью сваи гидравлического прессования. В свае из прессованного бетона грунтовую воду из буровой скважины вытесняют по принципу действия поршня в цилиндре насоса. Роль поршня выполняет плита основания, в которую пропущена труба (12.11) для отвода грунтовой воды. Чтобы обеспечить плотный контакт между плитой и обсадной трубой, места их стыков обмазывают глиной.
Когда арматура сваи вместе с плитой опущена на дно буровой скважины (другими словами, когда вытеснена вся грунтовая вода),
обсадную трубу наполняют бетоном, а трубы отвинчивают и удаляют. Затем поверхность бетона уплотняют глиной, а на обсадную трубу навинчивают наголовник. Нагнетанием воды до 35 ат уплотняется бетон и одновременно удаляется обсадная труба из грунта.
§ 5. Грунтобетонные сваи
Технология механизированного устройства грунтобетонных фундаментов основана на использовании свойства лёссовидных грунтов в смеси с цементом образовывать конструктивный материал, отвечающий требованиям фун-даментостроения. Если операции перемешивания и уплотнения смеси производить непосредственно в массиве грунта без его выемки, то в случае применения соответствующего оборудования можно получить грунтобе-тонную сваю. Такие сваи, как и другие типы набивных свай, устраивают под здания различного назначения, при возведении подпорных cTe-t нок, противофильтрацион-ных завес и т. д.
Изготовлять грунтобетонные сваи можно в лёссе, лёссовидных и карбонатных суглинках, а также в супеси.
Технология изготовления грунтобетонных свай разработана в 60-х годах в СибЗНИИЭП под руководством проф. А. В. Силенко.
Для изготовления свай диаметром 0,8 и 0,9 м при глубине до 3 м и диаметром 0,5—0,7 м и длиной до 7 м применяют агрегат АГС-7 (12.12). Узлы агрегата смонтированы на шасси автомобиля МАЗ-200. Агрегат состоит из рамы, мачты, буровой штанги с вертлюгом, рабочего органа, электропривода, механизмов вращения и подачи рабочего органа, технологического оборудования для приготовления и нагнетания цементной суспензии. На раме шар-яирно установлена мачта из стальных труб.
В рабочее положение мачту устанавливают с помощью гидросистемы. Для опускания мачты в транспортное положение используют лебедку, установленную на буфере автомобиля. Мачта имеет трубчатые направляющие, по которым перемещается вертлюг, один конец которого соединен с напорным шлангом растворонасоеа, а другой — с пустотелой буровой штангой квадратного сечения. К нижнему концу штанги прикреплен рабочий орган— смесительный бур, который приводится во вращение от электродвигателя.
При частоте вращения от 38 до 138 об/мин он обеспечивает подачу буровой штанги 8—14 мм за один оборот.
Для приготовления и нагнетания в грунт цементной суспензии на агрегате предусмотрены приемный бункер для цемента вместимостью 1 м3, шнек, подающий цемент в растворосмеситель, производительностью 1,8 м3/ч, растворосмеситель с баком в 0,7 м° и раст-воронасос С-317.
Суспензию приготовляют .в смесителе, имеющем для перемешивания компонентов три пары пропеллерных лопастей, закрепленных на вертикальном валу. Нагнетают суспензию для устройства сваи растворонасосом.
Смесительный бур представляет собой трубу с укрепленными на ней режущими и перемешивающими лопастями. К верхнему концу трубы приварена муфта, соединяющая рабочий орган с буровой штангой. В нижний конец вставлена глухая муфта с забурником. За тыльной стороной режущих лопастей в трубу ввинчены насадки, через которые цементная суспензия подается в грунт.
В зависимости от диаметра сваи и количества нагнетаемой в грунт суспензии применяют насадки диаметром от 12 до 20 мм. Интенсивное перемешивание грунтовой смеси обеспечивается лопастями, имеющими прямолинейную и криволинейную формыи что позволяет перемещать смесь в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Процесс перемешивания происходит при погружении и извлечении рабочего органа.
Для обеспечения равномерного распределения водоцементной суспензии и послойного уплотнения смеси необходимо регулировать производительность растворонасоса. Опускание и подъем рабочего органа при вращении осуществляют по винтовой линии, угол наклона которой меньше угла наклона задних поверхностей режущих лопастей.
При правом вращении и погружении смесительного бура под режущими лопастями образуется пространство, в которое нагнетается цементная суспензия; при левом вращении и извлечении бура смесь уплотняется послойно вследствие обжатия ее ножами. Одновременно на срезанную поверхность равномерно подается водоце-ментная суспензия, перемешанная с грунтом. Толщину срезываемой части грунта регулируют изменением величины подачи рабочего органа.
Для лучшего перемешивания грунтобетонной смеси бур иногда приходится погружать и извлекать несколько раз. Для контроля равномерности распределения суспензии на растворонасосе установлен расходомер, записывающий на бумажной ленте объем суспензии, поданной в расчете на единицу длины сваи. Количество суспензии, расходуемой на устройство сваи, зависит от естественной влажности грунта и дозировки цемента.
Ниже описан опыт устройства свайного фундамента под дымовую трубу. В основании дымовой трубы котельной залегают проса-дочный лёссовидный суглинок мощностью 12,5 м. На основание передаются нагрузки от массы трубы с фундаментом 2500 тс и ветровые— 1500 тс-м, распределенные между 182 сваями.
На изготовление 1 м3 грунтобетона для свай было израсходовано 145 кг цемента, 247 л воды и 1,3 кг сульфитно-спиртовой барды.
Под давлением сжатого воздуха бетонная смесь одновременно уплотняется и вдавливается в грунт, а об.садная труба поднимается, что в значительной мере облегчает ее извлечение из скважины.
В песчаные грунты,оказывающие значительное сопротивление погружению свай, забивать обсадные трубы с наконечниками весьма затруднительно, особенно в мелкие пески, насыщенные водой. В такие грунты целесообразнее забивать открытые снизу трубы, а грунт удалять из них с помощью водяной струи, поступающей из подмывных трубок, опущенных внутрь трубы.
В агрессивных грунтовых водах в буровые скважины рекомендуется опускать готовые железобетонные сваи, покрытые снаружи изолирующим слоем, и нагнетать бетон только в промежуток между сваями и грунтовыми стенками скважины.
Бетонируют пневмонабивные сваи в несколько приемов. Первая порция бетона должна быть небольшой, чтобы заполнить трубу на высоту 1,5—2 м. Это необходимо для облегчения первого подъема обсадной трубы, которая очень быстро засасывается в песчаные грунты. Последующие порции бетона увеличивают в 2—3 раза. Бетонирование следует веста без перерывов во избежание нарушения монолитности ствола сваи. Каждую последующую порцию бетона загружают в обсадную трубу до начала схватывания ранее уложенной порции.
Для устройства пневмосвай применяют бетон литой консистенции. При подъеме обсадной трубы нужно тщательно следить за уровнем смеси, не допуская понижения высоты пробки менее 1 м, так как сжатый воздух может выбросить бетон вверх и даже привести к разрыву сваи.
Шлюзование бетона производят на величину, необходимую для преодоления притока грунтовой воды. После этого подачу сжатого воздуха прекращают и, открыв оба клапана, укладывают бетонную смесь непосредственно в трубу.
При изготовлении свай.в водоносных грунтах обсадная труба должна непрерывно -находиться под давлением, в противном случае при снижении давления грунтовые воды немедленно наполнят трубу.
Пневмонабивные сваи армируют на всю длину или только в верхней части. В первом случае готовый арматурный каркас опускают в обсадную трубу до начала бетонирования, во втором случае
сваи армируют в процессе бетонирования после достижения соответствующего уровня. Для этого шлюзовой аппарат снимают, каркас опускают в обсадную трубу, после чего аппарат снова устанавливают на место.
Длина пневмонабивных свай, ограничиваемая методами погружения обсадных,труб, может достигать 30 м. Пневмонабивные сваи
длиной 18—20 м и сечением 50—60 см, погруженные в плотные грунты на значительную глубину, обладают несущей способностью 100—150 т. Это дает возможность уменьшить в 3—4 раза количество свай Б основании сооружения по сравнению с забивными и соответственно уменьшить объем ростверка.
Недостатками пневмонабивных свай являются сложность их изготовления в связи с потребностью в сжатом воздухе для шлюзования бетона в обсадную трубу и необходимость удаления ее из скважины по ходу бетонирования.'Кроме того, требуется вести тщательный контроль на всех стадиях изготовления таких свай.
Сваи Вольфсхольтца применяют в зарубежной строительной практике. В отечественном строительстве пневмосвай применяли для мостовых опор первой очереди Московского метрополитена, при сооружении мостовых опор (под эстакаду Краснохолмского моста через Москву-реку).
Ниже приведены основные данные по устройству двух береговых
опор железнодорожного моста на пневмонабивных сваях. Каждый
из устоев моста (12.10) расположен на пневмонабивных сваях
длиной 12 м при диаметре обсадных труб 60,5 см, погруженных в
мелкозернистые илистые пески. Средний диаметр пневмонабивных
свай составил 0,7 м. Сваи расположены в плане в шахматном порядке: расстояние между ними принято 1,5 м (2,5 диаметра обсадной трубы). Все сваи погружены с наклоном 1/16 в сторону насыпи. Верхняя часть свай на высоту 3—3,5 м армирована 8 стержнями диаметром 16 мм. Расчетная нагрузка на сваю по проекту составляла 67 т, фактическая несушая способность ее— 100 т.
Средний расход бетона на одну сваю составил 5,84 м3, что соответствует коэффициенту уширения сван, равному 1,74.
В Польше в первые послевоенные годы пневмонабивные сваи применялись широко. В настоящее время их используют в основном при производстве работ в тяжелых грунтовых и местных условиях (внутри помещений, вплотную к зданию и т. п.) и в случаях небольшого количества и значительной длины свай (более 15 м). Пневмоспособ можно применять при изготовлении набивных свай других конструкций.
В современном зарубежном опыте представляют интерес сваи, предложенные в 60-х годах фирмой «Петеркайвет Соне» (США). Оригинальным является объединение в единый технологический процесс проходки скважины и ее заполнение бетонной смесью, выполняемый одним механизмом. В этом способ имеет много общего с отечественной технологией виброформированных свай (см. гл. 15). В отличие от последнего здесь для подачи бетонной смеси применяется сжатый воздух, что позволяет отнести этот метод к методу устройства пневмона-бивных свай.
После бурения скважины через шлюзовой аппарат и полный вал шнека под давлением сжатого воздуха подают бетонную смесь. Шнек извлекают из скважины постепенно, не допуская отрыва его наконечника от поверхности бетона. Необходимость порционной загрузки смеси в шлюз усложняет работу, препятствуя ее интенсификации.
Сваи Михаэлиса — Маета, по схеме изготовления близкие пнев-мосваям, являются разновидностью сваи гидравлического прессования. В свае из прессованного бетона грунтовую воду из буровой скважины вытесняют по принципу действия поршня в цилиндре насоса. Роль поршня выполняет плита основания, в которую пропущена труба (12.11) для отвода грунтовой воды. Чтобы обеспечить плотный контакт между плитой и обсадной трубой, места их стыков обмазывают глиной.
Когда арматура сваи вместе с плитой опущена на дно буровой скважины (другими словами, когда вытеснена вся грунтовая вода),
обсадную трубу наполняют бетоном, а трубы отвинчивают и удаляют. Затем поверхность бетона уплотняют глиной, а на обсадную трубу навинчивают наголовник. Нагнетанием воды до 35 ат уплотняется бетон и одновременно удаляется обсадная труба из грунта.
§ 5. Грунтобетонные сваи
Технология механизированного устройства грунтобетонных фундаментов основана на использовании свойства лёссовидных грунтов в смеси с цементом образовывать конструктивный материал, отвечающий требованиям фун-даментостроения. Если операции перемешивания и уплотнения смеси производить непосредственно в массиве грунта без его выемки, то в случае применения соответствующего оборудования можно получить грунтобе-тонную сваю. Такие сваи, как и другие типы набивных свай, устраивают под здания различного назначения, при возведении подпорных cTe-t нок, противофильтрацион-ных завес и т. д.
Изготовлять грунтобетонные сваи можно в лёссе, лёссовидных и карбонатных суглинках, а также в супеси.
Технология изготовления грунтобетонных свай разработана в 60-х годах в СибЗНИИЭП под руководством проф. А. В. Силенко.
Для изготовления свай диаметром 0,8 и 0,9 м при глубине до 3 м и диаметром 0,5—0,7 м и длиной до 7 м применяют агрегат АГС-7 (12.12). Узлы агрегата смонтированы на шасси автомобиля МАЗ-200. Агрегат состоит из рамы, мачты, буровой штанги с вертлюгом, рабочего органа, электропривода, механизмов вращения и подачи рабочего органа, технологического оборудования для приготовления и нагнетания цементной суспензии. На раме шар-яирно установлена мачта из стальных труб.
В рабочее положение мачту устанавливают с помощью гидросистемы. Для опускания мачты в транспортное положение используют лебедку, установленную на буфере автомобиля. Мачта имеет трубчатые направляющие, по которым перемещается вертлюг, один конец которого соединен с напорным шлангом растворонасоеа, а другой — с пустотелой буровой штангой квадратного сечения. К нижнему концу штанги прикреплен рабочий орган— смесительный бур, который приводится во вращение от электродвигателя.
При частоте вращения от 38 до 138 об/мин он обеспечивает подачу буровой штанги 8—14 мм за один оборот.
Для приготовления и нагнетания в грунт цементной суспензии на агрегате предусмотрены приемный бункер для цемента вместимостью 1 м3, шнек, подающий цемент в растворосмеситель, производительностью 1,8 м3/ч, растворосмеситель с баком в 0,7 м° и раст-воронасос С-317.
Суспензию приготовляют .в смесителе, имеющем для перемешивания компонентов три пары пропеллерных лопастей, закрепленных на вертикальном валу. Нагнетают суспензию для устройства сваи растворонасосом.
Смесительный бур представляет собой трубу с укрепленными на ней режущими и перемешивающими лопастями. К верхнему концу трубы приварена муфта, соединяющая рабочий орган с буровой штангой. В нижний конец вставлена глухая муфта с забурником. За тыльной стороной режущих лопастей в трубу ввинчены насадки, через которые цементная суспензия подается в грунт.
В зависимости от диаметра сваи и количества нагнетаемой в грунт суспензии применяют насадки диаметром от 12 до 20 мм. Интенсивное перемешивание грунтовой смеси обеспечивается лопастями, имеющими прямолинейную и криволинейную формыи что позволяет перемещать смесь в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Процесс перемешивания происходит при погружении и извлечении рабочего органа.
Для обеспечения равномерного распределения водоцементной суспензии и послойного уплотнения смеси необходимо регулировать производительность растворонасоса. Опускание и подъем рабочего органа при вращении осуществляют по винтовой линии, угол наклона которой меньше угла наклона задних поверхностей режущих лопастей.
При правом вращении и погружении смесительного бура под режущими лопастями образуется пространство, в которое нагнетается цементная суспензия; при левом вращении и извлечении бура смесь уплотняется послойно вследствие обжатия ее ножами. Одновременно на срезанную поверхность равномерно подается водоце-ментная суспензия, перемешанная с грунтом. Толщину срезываемой части грунта регулируют изменением величины подачи рабочего органа.
Для лучшего перемешивания грунтобетонной смеси бур иногда приходится погружать и извлекать несколько раз. Для контроля равномерности распределения суспензии на растворонасосе установлен расходомер, записывающий на бумажной ленте объем суспензии, поданной в расчете на единицу длины сваи. Количество суспензии, расходуемой на устройство сваи, зависит от естественной влажности грунта и дозировки цемента.
Ниже описан опыт устройства свайного фундамента под дымовую трубу. В основании дымовой трубы котельной залегают проса-дочный лёссовидный суглинок мощностью 12,5 м. На основание передаются нагрузки от массы трубы с фундаментом 2500 тс и ветровые— 1500 тс-м, распределенные между 182 сваями.
На изготовление 1 м3 грунтобетона для свай было израсходовано 145 кг цемента, 247 л воды и 1,3 кг сульфитно-спиртовой барды.