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: 282
Скачиваний: 5
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
В проект устройства трамбованных, котлованов обычно включают следующие документы: план котлована под здание (снятие растительного слоя); планы расположения отдельных котлованов с нанесением пунктирными линиями контура фундаментов или фундаментных балок; определение проектной глубины котлованов; данные о количестве воды, заливаемой на один котлован в случае необходимого повышения влажности грунта до оптимальной; данные о диаметре, массе, форме и высоте сбрасывания трамбовки; ориентировочные размеры уплотняемой зоны при заданных параметрах трамбовки и сведения о необходимом количестве ударов трамбовки.
§ 3. Грунтовые и песчаные сваи
Одним из способов глубинного уплотнения просадочных и макропористых лёссовых грунтов является устройство грунтовых набивных свай (предложение Ю. М. Абелева). В массовом объеме такие сваи применялись при строительстве 5—12-этажных жилых домов в г. Тольятти, где только в период 1968—1972 гг. их было изготовлено более 200 тыс.
.Метод основан на том, что при механическом трамбовании природная макропористая структура полностью разрушается и уплотненный грунт теряет просадочные свойства. Одновременно вследствие вытеснения грунта в стороны при проходке скважины и набивке ее грунтом происходит уплотнение грунта вокруг сваи. Скважины, заполненные уплотненным грунтом, условно называют грунтовыми.
Этот способ целесообразно применять для устранения просадочных свойств грунтов со степенью влажности до 0,7 при толщине макропористого слоя грунта в основании от 5 до 22 м. При большей толщине просадочного слоя целесообразность уплотнения устанавливают на основе опытных работ.
Глубинным уплотнением грунта его плотность в основании повышается до средней плотности скелета грунта, равной 1,65 т/м3. Для устройства противофильтрационных завес степень уплотнения грунта в свае должна составлять 1,75 т/м3. С учетом этого в проекте устанавливают диаметры скважин и соответствующие расстояния между ними.
До начала работ по глубинному уплотнению грунта грунтовыми сваями для уточнения проектных параметров необходимо провести опытное уплотнение его. Выделенный для этих целей участок грунта уплотняют несколькими (не менее трех) смежными сваями, расположенными в плане .в вершинах равностороннего треугольника со сторонами, определенными проектом. Результаты опытного уплотнения проверяют отрывкой шурфа на глубину не менее 0,7 просадочной толщи с определением плотности и влажности грунта.
В рабочий проект глубинного уплотнения грунта входят плай свайного поля с указанием отметок заложения фундамента, план свай и рабочего горизонта; геологическая характеристика участка; требования к влажности, а также к средней и минимальной плотности грунта; характеристика оборудования; общая масса грунта и масса отдельных порций, засыпаемых в скважины.
Перед разбивкой сетки расположения скважин по результатам устройства пробных свай отбирают пробы грунта и вносят необходимые коррективы для достижения проектной плотности грунта.
Скважины образуют бурением, пробивкой лидером или с помощью взрывов ценных зарядов с предварительным устройством шпуров. Для образования скважин применяют станки ударно-канатного бурения БС-1 (см. 15.4) или другие станочные механизмы, позволяющие работать со снарядом массой не менее 3 т. Сначала скважины пробивают через одну, а после набивки их грунтом возвращаются к пропущенным. Для пробивки скважин используют специальный снаряд, состоящий из штанги с наконечником (см. 15.5) и направляющего цилиндра (кондуктора). В ходе работ необходимо вести контроль за точным соблюдением расположения свай в плане и за соответствием диаметров оборудования. Для обеспечения вертикальности шпуров используют кондуктор или направляющие. Патроны ВВ изготовляют из аммонита № 9 или № 10, его набивают в патроны диаметром 42—-45 мм и массой ВВ по 50 г. Количество патронов на 1 м шпура определяют с учетом глинистости грунта, характеризуемой числом пластичности, и уточняют опытными взрывами. На 1 м скважины требуется от 5 до 10 патронов.
Патроны размещают в шпуре равномерно в пределах каждого однородного слоя, прикрепляя их к шпагату или вязальной проволоке. Цепочку зарядов фиксируют строго по центру скважины (15.12). Взрыв производится с помощью детонирующего шнура. В результате взрыва вокруг образуется зона уплотненного грунта. Взрывание в шурфах производят через скважину, пропущенные скважины взрывают только после засыпки и уплотнения предыдущих. После взрыва замеряют глубину скважины и в случае обнаружения завала до 1,5 м уплотняют грунт не менее чем 20 ударами снаряда, а при большем завале бурят новую скважину. Качественно образовать скважину взрывным методом можно лишь при оптимальной влажности грунта, т. е. когда она находится на пределе раскатывания. При меньшей влажности грунт нужно. доувлажиить, так как переуплотненный грунт может отслоиться от стенки скважины. В этом случае необходимо определить природную влажность грунта и рассчитать потребное количество воды.
Набивают скважины тем же грунтом. Грунт укладывают в скважины послойно, дозами из расчета заполнения ее за один раз рыхлым материалом на высоту, равную 2,5 ее диаметра. Уплотняют засыпаемый материал станками ударно-канатного бурения с ударными органами массой не менее 1 т. При таком уплотнении для засыпки можно применять грунты с отклонениями от оптимальной влажности в пределах 0,02—0,06.
Образовывать скважины станками ударно-канатного бурения в мерзлых грунтах разрешается при глубине промерзания до —0,3 м, при большей глубине необходимо предварительно оттаивать грунт или проходить его бурением. Скважины заполняют только талым грунтом. Для этого можно использовать супеси и суглинки, имеющие влажность в пределах 2—6% от оптимальной.
Число ударов определяют из расчета 100 т-м на 1 т трамбуемого грунтового материала, подлежащего уплотнению до объемной массы скелета грунта 1,75 т/м3. Набивать скважины грунтовым материалом требуется до полного их заполнения.
Пооперационный контроль качества изготовления грунтовых свай должно вести лицо, ответственное за ведение журнала работ, а выборочный — технадзор заказчика и автор проекта.
Качество уплотнения контролируется лабораторией строительной организации. Акт на скрытые работы по глубинному уплотнению грунта составляют после осмотра котлована, открытого до отметки заложения фундамента, представителями организации, выполняющей уплотнение, генподрядчика, заказчика и авторского надзора.
§ 4. Сваи с забивной оболочкой, извлекаемой из грунта
Сваи «Симплекс» (конструкции Франка Шумана) были применены впервые в США в 1903 г. На 15.13, а показана последовательность работ по изготовлению этой сваи. Цифрой / обозначена толстостенная обсадная труба диаметром 40 см с литым чугунным башмаком, забиваемая в грунт паровым копром; // — подача бетонной смеси порциями в обсадную трубу с помощью бадьи со створчатым днищем; /// — трамбование бетона с помощью ударного снаряда с одновременным выдергиванием обсадной трубы; IV — окончание работ по изготовлению сваи. В мягких грунтах вместо башмака на конце трубы закрепляют инвентарный раскрывающийся наконечник — «пасть аллигатора».
Сваи «Фр а нкиньол ь», созданные во Франции в 1909 г., применяются до сих пор. Обсадная труба состоит из концентрических звеньев, вставленных друг в друга. Длина звеньев 3—6 м при диаметре 0,4—0,7 м. Специальные муфты, не мешая телескопическому передвижению звеньев, предохраняют их от разъединения.
Забивают трубу с помощью наконечника (15.13) со стержнем, по которому, как по направляющей, ходит ударный орган.
Процесс изготовления сваи состоит из следующих шести операций: / и // — забивки первого и второго звеньев обсадной трубы; /// — начала бетонирования после извлечения бабы и наконечника из обсадной трубы; IV — трамбования бетона в трубе (последняя несколько поднимается вверх, а смесь под давлением от трамбования впрессовывается в грунт, уширяя сечение сваи). Ударный орган ходит по направляющим проволокам, которые постепенно заделывают в бетон, а нижнее звено обсадной трубы поднимается вверх за тяжи; V — извлечения нижнего звена обсадной трубы и бетонирования следующего звена; VI — показана изготовленная свая.
Сваи «Харлей Э б б о т» отличаются от свай «Симплекс» в основном уширенным основанием. В обсадную толстостенную трубу диаметром 40 см вставляют сердечник, выступающий ниже обсадной
тЬубы на 1,25—1,5 м. Сердечник имеет наверху уширенную голову,. Опирающуюся на обсадную трубу. Энергия удара через уширенный оголовок передается на обсадку.
На 15.13, в показана последовательность операций по изготовлению таких свай: /—окончание забивки сердечника; // — сердечник вынут, в трубу подана порция бетона, а труба приподнята; /// — в свае создается уширенная пята ударами сердечника по бетону; IV — обсадная труба извлечена, бетонирование закончено.
У сваи «Компаунд» с уширением сверху (15.13, б) обсадная труба состоит из двух частей: оболочки большого диаметра и свободно перемещающейся в ней оболочки меньшего диаметра с металлическим теряемым наконечником.
До определенной глубины оболочки погружаются совместно, после чего внутренняя оболочка добивается до проектной отметки. Бетонирование производится в обратном порядке — сначала бетонируются ствол до уширения с извлечением обсадной трубы, а затем и уширенная часть.
Сваи Макартура без оболочки, применяемые до сих пор в США, изготовляют забивкой стальных труб диаметром 0,35 м вместе с наконечником. Бетонирование ведут с одновременным извлечением трубы. Сердечник с молотом, опущенный на бетон, обеспечивает плотность укладки и необходимый контакт бетона с окружающим грунтом. Уширение основания достигается трамбованием бетона. Такие сваи изготовляют длиной до 18 м.
Большое преимущество способа устройства свай Макартура заключается в быстроте образования скважин стальными трубами и в одновременном уплотнении грунта, окружающего трубы, при трамбовании бетона. Однако при этом весьма оперативном способе устройства свайного поля нужен агрегат для погружения труб.
Свая «Ридлей» — смешанная сборно-монолитная конструкция, состоящая из забивной стойки-колонны и бетонной монолитной оболочки. На 15.13, г показана схема изготовления такой сваи: / — толстостенная обсадная труба с литым башмаком и муфтой забивается в грунт; // — в трубу подается литая бетонная смесь, в которую вдавливается железобетонная стойка; /// — приподнятая оболочка освобождает часть пространства. При этом стойка опускается на башмак, вытесняя смесь, которая распределяется по ее .периметру. На стойке имеется уширение, препятствующее выдавливанию бетона вверх.
На 15.14 изображено приспособление Ридлея для одновременного вдавливания сборной стойки и извлечения оболочки.
Сборно-монолитную конструкцию применяют в отечественной практике в вариантах буронабивных свай с механическим ушире-.нием пяты и камуфлетных.
Частотрамбованные набивные сваи. Такие бетонные сваи относятся к группе набивных, при этом скважины для них образуют в грунте путем забивки обсадной трубы, свободно опирающейся на специальный чугунный башмак. Трубу после заполнения ее бетоном .извлекают из грунта, и бетонная смесь, выходящая из трубы, заполняют скважину. Набивные частотрамбованные сваи иногда армируют.
Забивают и извлекают обсадную трубу из грунта с помощью специального копра, оборудованного паровым молотом одиночного действия. Этот молот приспособлен и для трамбования бетона в скважине.
Процесс изготовления набивной частотрамбованной сваи состоит из следующих операций (15.15): забивки обсадной трубы диаметром 0,4—0,45 м в грунт (труба при забивке свободно опирается нижним концом на чугунный башмак, остающийся после в грунте); установки арматурного каркаса в трубу (в случае надобности), заполнения трубы бетоном; извлечения трубы из грунта.
15.14. Схема приспособления для одновременного вдавливания стойки и извлечения оболочки
Бетон подают в бадьях, вмещающих по 0,4—0,5 м3, и загружают в трубу для изготовления всей сваи в 2—3 приема. После загрузки каждой порции смеси трубу поднимают на соответствующую высоту. Извлекают ее под действием частых ударов молота: от удара, направленного вверх, труба несколько приподнимается, а от удара, направленного вниз, она осаживается.
Высота подъема трубы от удара молота примерно в 1,5—2 раза превосходит величину погружения ее от последующего удара. Удары передаются через трубу на бетонную смесь, вышедшую из нее под действием собственной массы столба в скважину, и трамбуют его. Образующаяся волнистая поверхность сваи повышает ее несущую способность. В некоторых случаях такие сваи по несущей способности превосходят забивные железобетонные.