Способ погружения сваи

Лубнин В.В. И др. Машины И оборудование для погружения свай. - М. Высшая школа, 1989. - С. 134-139.Изобретение относится К строительству и может быть использовано для погружения свай и свай-колонн в грунт дизель-молотами.Известен способ погружения сваи, включающий заведение сваи в наголовник и последующую забивку сваи дизель-молотом в грунт на проектную отметку 1.Известный способ обладает целым рядом недостатков, определяющих низкую эффективность погружения сваипри погружении сваи в слабые грунты в начальный момент забивки отказ сваи может превышать максимально допустимый отказ, обеспечивающий устойчивый запуск и работу дизель-молота, что приводит к остановке (отказам) дизель-молота и тем самым к снижению его производительностиналичие больших начальных отказов сваи может привести к значительным отклонениям сваи от проектного положения, обуславливая низкую точность работпри погружении сваи верхние слои грунта уплотняются в незначительной степени, а в ряде случаев даже разуплотняются, что определяет невысокую несущую способность сваи на восприятие горизонтальных нагрузок и необходимость уплотнения грунта после погружения сваи в случае низких ростверков и устройства по грунту основания полов.Известен также способ погружения сваи, включающий установку кондуктора с опорной плитой и гнездом для сваи, заведение сваи в наголовник дизель-молота и гнездо кондуктора и последующую забивку сваи дизель-молотом в грунт на проектную отметку 2.В данном решении применение кондуктора позволяет обеспечить более высокую точность погружения сваи в грунт.Однако при погружении сваи в слабые грунты в начальный момент забивки отказ сваи может превышать максимально допустимый отказ, обеспечивающий устойчивый запуск и работу диз ель-молота.Кроме того, в процессе погружения сваи верхние слои грунта практически не уплотняются, что обуславливает невысокую несущую способность сваи на горизонтальные нагрузки и, в ряде случаев, определяет необходимость последующего уплотнения грунта.В совокупности вышесказанное определяет низкую эффективность погружения сваи.Наиболее близким техническим решением к предлагаемому способу является способ погружения сваи, включающий установку кондуктора с опорной плитой и гнездом для сваи, заведение сваи в наголовник дизель-молота и гнездо кондуктора и последующую забивку сваи дизель-молотом в грунт на проектную отметку, при этом в процессе забивки сваи регулируют ее массу путем добавления жидкости 3.В известном решении в начальный момент забивки сваи увеличивают массу последней путем заливки в ее полость жидкости, что приводит к уменьшению отказов сваи до значений, не превышающих максимально допустимого отказа, обеспечивая устойчивый режим работы дизель-молота.Однако данное решение характеризуется сложностью производства работ, которая определяется необходимостью подключения сваи посредством шлангов к емкости с жидкостью, нагнетания жидкости насосом в полость сваи в начале забивки и последующей откачки жидкости - по мере погружения сваи. При этом для реализации способа необходима специальная, сложная конструкция полой сваи, в полости которой размещен полый сердечник, опертый на внутренний торец и стенки сваи и снабженный подвижной диафраг 2мой с отверстием И пропущенной через отверстие трубкой, соединяющей внутреннюю полость сердечника с источником жидкости.Уменьшение отказов сваи за счет увеличения массы сваи приводит К уменьшению К.П.Д. удара, что обуславливает повышенную энергоемкость забивки сваи в грунт.Кроме того, в известном способе не решается вопрос уплотнения верхних слоев грунта.В совокупности все вышесказанное определяет низкую эффективность погружения сваи в грунт.Задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, состоит в том, чтобы упростить конструкцию погружаемь 1 х свай и повысить эффективность погружения свай в грунт за счет упрощения процесса погружения, снижения энергоемкости забивки сваи и уплотнения верхних слоев грунта.Решение поставленной задачи достигается тем, что в известном способе погружения сваи, включающем установку кондуктора с опорной плитой и гнездом для сваи, заведение сваи в наголовник дизель-молота и гнездо кондуктора и последующую забивку сваи дизель-молотом в грунт на проектную отметку, перед и в период забивки сваи на глубину, в пределах которой отказ сваи превышает максимально допустимый отказ, обеспечивающий устойчивый запуск и работу дизель-молота, дополнительно создают боковое сопротивление забивке сваи. Для создания дополнительного бокового сопротивления забивке сваи вокруг последней соосно устанавливают состоящую из двух половинок разъемную втулку с возможностью опирания на плиту кондуктора, в зазоры между втулкой и сваей засыпают малосжимаемь 1 й грунт и производят обжатие грунта засыпки и сваи. В зазоры между разъемной втулкой и сваей можно засыпать смесь из малосжимаемого грунта и негашеной извести, в этом случае для обжатия грунта засыпки и сваи производят увлажнение засыпки. Обжатие грунта засыпки и сваи производят также путем стягивания половинок разъемной втулки быстродействующими затворами.Изобретение поясняется чертежами, где на фиг. 1 изображен процесс обжатия грунта засыпки и сваи перед ее забивкой в плане на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 на фиг. 3 процесс забивки сваи на глубину, в пределах которой отказ сваи, при погружении ее без обжатия, превышает максимально допустимый отказ. Обозначения 1 - кондуктор 2 разъемная втулка 3 - опорная плита 4 - гнездо 5 - свая 6 - отверстия в плите 7 - стержневые шипы 8, 9 - половинки втулки 10 - ось втулки 11 - быстродействующий затвор 12 полосовая накладка 13 - рычаг 14 - ось рычага 15 - скоба 16 - крюк 17 - опорная пластина 18 - ребра жесткости 19 - скос опорной пластины 20 - отверстия в опорной плите и пластине 21 - стержневой фиксатор 22 - наголовник 23 - зазоры 24 - грунт засыпки 25 внутренние накладки 26 - дизель-молот 27 - направляющая мачта 28 - копер 29 - уплотненная зона грунта.Для реализации способа используется кондуктор 1 и разъемная втулка 2.Кондуктор 1 состоит из опорной плиты 3 с гнездом 4 для пропуска сваи 5 (фиг. 1). В опорной плите 3 выполнены сквозные отверстия 6, через которые в грунт забиваются стержневые шипы 7 для фиксации кондуктора 1 в плане. Размеры опорной плиты 3 в плане должны в 2,5-3 раза превышать размеры сваи 5. Опорную плиту 3 можно выполнить в плане круглой (фиг. 1) или квадратной. В случае погружения в грунт свай-колонн кондуктор 1 выполняется разъемным (на чертежах не показано).Разъемная втулка 2 представляет собой отрезок трубы, который разрезан по образующим на две половинки (составные части) 8, 9, соединенные осью 10 и стягиваемые бь 1 стродействующими затворами 11. Половинка 8 снабжена жестко прикрепленной к ней снаружи с возможностью нахлеста на половинку 9 полосовой накладкой 12.Каждый быстродействующий затвор 11, основанный на схеме шатунно-кривошипного механизма, состоит из рычага 13, поворачивающегося вокруг оси 14, закрепленной на поверхности половинки 9 втулки 2. На каждом из рычагов 13 укреплена скоба 15, входящая в крюк 16, прикрепленный к наружной поверхности накладки 12. Для обеспечения нор В 16876 С 1мального стягивания половинок 8, 9 должно быть не менее двух быстродействующих затворов 11. К нижним торцам половинок 8, 9 жестко прикреплены опорные пластины 17 с ребрами жесткости 18, причем обращенные к оси 10 торцы пластин 17 выполнены со скосами 19, обеспечивающими поворот половинок 8, 9 на угол, позволяющий снять втулку 2 со сваи 5.Для предотвращения смещения втулки 2 относительно кондуктора 1 и обеспечения их соосности в пластинах 17 и плите 3 выполнены отверстия 20, в которые устанавливаются стержневые фиксаторы 21.Способ реализован следующим образом.Вначале производят установку кондуктора 1 над точкой погружения сваи и фиксацию его в плане посредством заглубления в грунт через отверстия 6 в плите 3 стержневых щипов 7 (фиг. 1).После монтажа кондуктора 1 производят подтаскивание, подъем и заведение сваи 5 в наголовник 22 и гнездо 4 кондуктора 1 и вокруг сваи 5 соосно устанавливают разъемную втулку 2 с возможностью опирания ее пластин 17 на плиту 3. Установку втулки 2 заканчивают совмещением отверстий 20 плиты 3 и пластин 17 и заведением в отверстия 20 фиксаторов 21.Зазоры 23 между втулкой 2 и сваей 5 засыпают малосжимаемым грунтом 24, например песком или гравием, при этом фиксаторы 21 предотвращают смещение (расхождение) половинок 8, 9 втулки 2. В случае квадратных свай 5 для уменьщения объема зазоров 23 к внутренней поверхности половинок могут быть прикреплены накладки 25. Засыпку грунта 24 в зазоры 23 можно производить, при необходимости, с его уплотнением.Далее выполняют обжатие грунта 24 засыпки и сваи 5 путем стягивания половинок 8,9 быстродействующими затворами 11. В процессе стягивания половинок 8, 9 производят выемку фиксаторов 21. Стягивание половинок 8, 9 выполняют путем поворота рычагов 13 вокруг осей 14 до упора в наружную стенку половинки 9, при этом скобы 15 натягивают крюки затягиваемой втулки 8 и переходят через мертвую точку рычагов 13.Возможна также засыпка зазоров 23 смесью малосжимаемого грунта и негащеной извести. В этом случае, после засыпки смеси, стягивают половинки 8, 9 втулки 2 и производят увлажнение засыпки водой. При этом происходит гащение извести, которая увеличивается в объеме, обеспечивая обжатие смеси засыпки и сваи 5. При применении в качестве засыпки смеси грунта с известью стягивание половинок 8, 9 втулки 2 возможно также перед засыпкой зазоров 23.После обжатия грунта 24 засыпки и сваи 5 выполняют забивку последней на проектную отметку дизель-молотом 26 (фиг. 3), который перемещается вдоль направляющих 27 копра 28. При этом после погружения сваи на глубину, в пределах которой при обычной забивке свай 5 ее отказ превыщает максимально допустимый отказ, обеспечивающий устойчивый запуск и работу дизель-молота 26, откидывают рычаги 13 быстродействующих затворов 11 и со сваи 5 снимают, в случае необходимости, разъемную втулку 2.В процессе забивки сваи 5 при ее прохождении через грунт 24 засыпки часть ударной нагрузки через грунт 24 засыпки, втулку 2, пластины 17 и опорную плиту 3 кондуктора 1 передается на верхние слои грунта основания, что приводит к их уплотнению с образованием уплотненной зоны 29.Обжатие грунта 24 засыпки и сваи 5 производят до получения в начальный момент забивки сваи 5 бокового сопротивления т статическому зондированию, обеспечивающего отказ сваи не более максимально допустимого отказа и определяемого из соотношениягде Т - КОЭффИЦИСНТ, принимаемый В зависимости ОТ материала сваи 5А - площадь, ограниченная наружным контуром поперечного сечения ствола сваи 5Ед - расчетная энергия одного удара дизель-молота 26Зтдх - максимально Допустимый отказ сваи 5, обеспечивающий устойчивый запуск и работу диз ель-молота 26К 1 - коэффициент однородности грунта строительной площадкиК - лобовое сопротивление грунта статическому зондированиюК 2 - коэффициент проработки грунта, учитывающий неполноту контакта сваи 5 с грунтом в процессе забивкиП - периметр поперечного сечения сваи 5.Данное соотношение 4 получено путем подстановки в формулу определения отказа сваи максимально допустимого отказа сваи (вместо 5.) и несущей способности сваи 5 в момент начала ее забивки (вместо Рд) и выражения из полученного уравнения необходимого бокового сопротивления т.При этом несущая способность сваи 5 в момент начала ее забивки определена по вь 1 ражению 5Величину дополнительного бокового сопротивления забивке сваи 5 можно регулировать степенью обжатия грунта 24 засыпки и сваи 5, количеством вводимой в грунт зась 1 пки негашеной извести, высотой столба грунта 24 засыпки, размерами зазоров 23.Благодаря дополнительному боковому сопротивлению, которое создается силами трения и сцепления между грунтом засыпки и боковой поверхностью сваи 5, на всей глубине забивки отказ сваи 5 не превысит максимально допустимый отказ, т.е будет обеспечена устойчивая (безотказная) работа дизель-молота 26 и тем самым максимальная его производительность.Предлагаемым способом можно погружать любые забивные сваи, что расширяет область его применения. Кроме того, по сравнению с прототипом, существенно упрощается процесс погружения сваи и конструкция последней.Уплотнение грунта обеспечивает повышение несущей способности сваи на горизонтальные нагрузки и уменьшает затраты труда на последующее уплотнение грунта, например в случае устройства по грунту основания полов.В совокупности все вышесказанное определяет повышение эффективности погружения сваи в грунт.1. Лубнин В.В., Заикина В.З. Машины и оборудование для погружения свай Учеб. для ПТУ. - М. Вь 1 сш.шк., 1989. - С. 134-136.2. Лубнин В.В., Заикина В.З. Машины и оборудование для погружения свай Учеб. для ПТУ. - М. Вь 1 сш.шк., 1989. - С. 138, рис. 96 а.5. Еникеев А.Х. Методические рекомендации по выбору молота и расчету времени погружения свай по данным статического зондирования. - Уфа НИИпромстрой, 1977.