CC BY
18ТЕХНОЛОГИИ УСТРОЙСТВА СВАЙ ЗАВОДСКОГО ИЗГОТОВЛЕНИЯ МЕТОДОМ ЗАБИВКИ И ПРИМЕНЕНИЕ МЕТОДА ЗАБИВКИ В УСЛОВИЯХ
ПЛОТНОЙ ЗАСТРОЙКИ
Копотилова Алёна Сергеевна
студент магистратуры факультета безотрывных форм обучения, кафедры технологии строительного производства, Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет, г. Санкт-Петербург
Аннотация: Сваи. Забивка. Лидерное бурение. Плотная застройка Ключевые слова: Сваи
TECHNOLOGY FOR PILE MANUFACTURING OF FACTORY PRODUCTION BY PILING AND APPLICATION OF THE METHOD OF PILING IN DENSE HOUSING CONDITIONS
Kopotilova Alena Sergeevna
student of the Master's Degree of the Faculty of Uninterrupted Forms of Training, Department of Building Technologies, Saint-Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering, St. Petersburg;
Abstract: Piling. Pile driving. Leader drilling. Dense development Keywords: Piling
Технология устройства свай методом забивки использует энергию удара (ударной нагрузки), вследствие чего свая погружается в грунт. Свая вытесняет грунт, что ведет к значительному уплотнению грунтового основания (зона уплотнения грунта сваи равна 2-3 диаметрам сваи). Свая после каждого удара перемещается в три этапа: перемещение
на максимальную глубину, затем грунт выталкивает сваю вверх на некоторое расстояние и после быстрозатухающих колебаний свая остается в грунте на расстоянии называемом остаточным отказом от первоначального положения. На рис.1 показана диаграмма перемещения сваи относительно мачты копра после каждого удара молота.
Рис.1. диаграмма перемещения сваи при ударном погружении: Н, см - глубина погружения сваи; Т, с -время погружения; Sa, см - остаточный отказ; SL, см - упругий отказ (разность между максимальным
погружением и остаточным отказом).
Устройство, используемое для забивки свай, это молот, основными характеристиками которого являются масса, высота сброса и частота ударов. Молот перемещается по мачте копра, копер состоит из базовой машины, мачты, подкосов, устройства для крепления мачты, лебедок (рис.2).
Базовая машина представляет собой самоходный агрегат на колесном или гусеничном ходу, с поворотной или неповоротной платформой для передвижения копра к месту забивки свай. Мачта -металлическая конструкция, которая позволяет переместить молот, установить, центрировать и навести сваю на точку погружения. Мачты бывают с изменением и без изменения вылета и с изменением и без изменения наклона. Молот - основной механизм для погружения сваи, по виду источника проводимой ударной энергии бывает гидравлическим
(ударная часть перемещается в результате действия гидравлической системы), газовым (ударная часть перемещается под действием давления на поршни газа), дизельным (ударная часть перемещается от расширения газов от сгорания топливно-воздуш-ной смеси), механическим (ударная часть перемещается стальным канатом с помощью лебедки). Также молот бывает одиночного или двойного действия, т.е. энергия прилагается только на подъем ударной части или и на подъем, и на сбрасывание молота. Между сваей ударной частью устанавливают металлический наголовник, чтобы исключить значительные разрушения голов свай в наголовник и над ним устраивают демпферные прокладки-амортизаторы из плотных сортов дерева или прочных полимеров.
Рис. 2. Принципиальная схема копра: 1 - базовая машина; 2 - подкосы с гидроцилиндрами изменения угла наклона мачты; 3 - мачта, подкосы; 4 - гусек; 5 - молот; 6 - трос подъема сваи; 7 - свая; 8 - лебедки;
9 - дополнительные опоры (аутригеры)
Технология устройства свай методом забивки в условиях плотной застройки применяется редко, с осторожностью и только в прочных грунтах из-за больших динамических воздействий, которые могут повлиять на окружающую застройку. Согласно ВСН 490-87 «Проектирование и устройство свайных фундаментов и шпунтовых ограждений в условиях реконструкции промышленных предприятий и городской застройки» при расстоянии до существующих зданий менее 25-30 м для устройства забивных свай необходимо приготовить исходные данные, которые будут включать параметры колебаний грунта и сооружений при погружении не менее двух пробных свай. Также необходимо определить допустимое расстояние, при котором не происходит дополнительных деформаций основания.
Стоит отметить, что при забивке свай в условиях городской застройки необходимо в обязательном порядке оценивать не только параметры колебаний стен, но и междуэтажного перекрытия по санитарным нормам. А также необходимо учитывать, что даже при допустимых по строительным нормам сотрясениях стен здания с относительно гибкой конструкцией междуэтажного перекрытия может возникнуть эффект «перещелкивание диафрагмы», который приводит к резкому увеличению амплитуды колебаний пола. К сожалению, в данный момент в нормативные документы пока не внесены сведения о измерении параметров колебаний междуэтажного перекрытия в зданиях старой постройки.
На рис.3 и рис.4 показана разница колебаний стен и пола здания из-за гибкой конструкции. При забивке свай наблюдалось усиление колебаний
пола, амплитуда колебаний пола 3-го этажа в восемь раз превышала амплитуду колебаний стены, скорости колебаний возросли до 0,6 см/с, тогда как скорости вертикальных колебаний стены составили всего 0,06 см/с. В результате воздействие общей вибрации на человека достигало запредельных по
санитарным нормам величин. Результаты получены мобильной геофизической лаборатории, оснащенной виброизмерительной аппаратурой, работающей в диапазоне частот 0,02...400 Гц. Объектом исследований является существующий 3-этажный кирпичный жилой дом, находящийся в 77 м от забиваемых пробных свай.
0.4
0.2
о
^
0
_£)"
ь-
о о. -0.2
о
О -0.4
-0.6
/ Л
Г / \
г- \/ V Л
\
V
О
0.014 0.007
0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3
Время, с
0.35
0.4
0.45
0.5
0>
О
-0.007
0.014
N. /
/ г
и
0
0.05 0 1 0.15 0.2 0.25 0,3 0.35 04 0,45
Время, с
Рис. 3. Вертикальные колебания стены 2-го этажа здания: а) скорости; б) смещения 6.4
0 5
з.2
о % 1-6
О
0 -1.6
/ Л
\ Г< г \
/
г
0.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35
Время, с
0.4 0.45
0.5
0.2 5 0.15 | 0.1 |0.05
ш
3 о
-0.05 -0.1
X
/ \
/ \
/ \
/ \
\ /
0
0.05 0.1
0.15
0.35
0.4 0.45
0.2 0.25 0.3 Время, с
Рис. 4. Вертикальные колебания пола 3-го этажа здания: а) скорости; б) смещения
0.5
После проведения всех обязательных мероприятий для проверки безопасного устройства забивных свай, для строительства зданий с расстоянием до окружающей застройки меньше 30 м выбирают другие технологии устройства свай или выполняют конструктивные и технологические мероприятия, позволяющие снизить отрицательное влияние на соседние здания. К таким мероприятиям относятся уменьшение поперечного сечения и длины свай, за счет чего удается снизить энергию удара, необходимую для их погружения, и динамическое воздействие на здания. Хоть и число свай в кусте в данном случае увеличивается, суммарное воздействие на окружающую застройку снижается. Шпунтовые стенки, рвы, канавы и т.п. также помогают снизить колебания зданий.
Забивка свай вблизи эксплуатируемых зданий становится возможным, если осуществлять забивку в лидерные скважины, направляющие отверстия в грунте, которые упрощают процесс погружения свай. Технология устройства лидерной скважины заключается в шнековом бурении шурфов, в которые впоследствии будет погружена свая. Глубина лидерной скважины меньше на 1-1,5 м, чем длина сваи. Лидерные скважины целесообразно применять в плотные, глинистые грунты.
Для песчаных грунтов забивка свай ведется с подмывом, но при строительстве не ближе 20 м к существующим зданиям, т.к. размыв грунта может привести к просадке фундаментов у зданий. Технология забивки свай подмывом ведется с помощью стальных труб диаметром 3,8-6,3 см с наконечником, на трубе есть одно центральное отверстие диаметром 12-16 мм под углом 45° к продольной оси трубы. В трубки подается вода под давлением от 0,4 до 1,5 МПа, трубы опускают ниже острия свай на 0,25-0,5 м . Вместо труб также используют пнемо-иглу, по которой к острию подается не только вода, но и сжатый воздух.
Существует также метод электроосмоса. С помощью него достигается переувлажнение грунта (пылевато-глинистого) на контакте с погружаемой сваей из-за чего снижается трение по боковой поверхности сваи. Для этого пропускается постоянный ток через грунты от уже существующей сваи (отрицательный электрод) к свае забиваемой (положительный электрод). Подмыв прекращается за 1 -1,5 до проектного положения сваи, дальше свая забивается молотом.
Весьма эффективный метод снижения динамических воздействий - метод тиксотропной рубашки. Он заключается в подаче в образующуюся полость вокруг сваи при забивке специального раствора или воды, которые приводят к разжижению глинистых грунтов, образуя тиксотропную рубашку, которая снижает трение по боковой поверхности.
Опыт показывает, что погружение свай в водо-насыщенные глинистые грунты приводит к выдавливанию грунта и ранее забитых свай вверх из-за малой сжимаемости грунта и малой скоростью [ фильтрации воды по сравнению со скоростью забивки свай. Поэтому порядок ведения свайных ра: бот в пылевато -глинистых водонасыщенных грунтах следует вести с ближних к зданию рядов (от существующего здания), в песчаных и насыпных грунтах с наиболее удаленных от здания рядов (в сторону существующего здания). Также в пыле-вато-глинистых грунтах стоит сокращать время отдыха свай и перерывы, чтобы исключить затрудняющее погружение свай явление «засасывания». Применение тяжелых свайных молотов, масса которых выше в 2-5 раз массы сваи, которые сбрасы-[ ваются с высоты менее 50 см, снижают динамические воздействия. Необходимо исключить большого числа источников колебаний, т.е. одновременную работу нескольких агрегатов.
[
Список литературы / References
i 1. ВСН 490-87. Проектирование и устройство
i свайных фундаментов и шпунтовых ограждений в условиях реконструкции промышленных предприятий и городской застройки. Минмонтажспецстрой : СССР. М., 1988. 33 с.
: 2. ВСН 358-76. Инструкция по забивке свай
вблизи зданий и сооружений. Минмонтажспец-
■ строй СССР. М., 1976. 16 с.
I 3. СП 50-102-2003. Свод правил по проекти-
рованию и строительству. Проектирование и устройство свайных фундаментов. М., 2003. 113 с. [ 4. СП 24.13330.2011. Свод правил. Свайные
фундаменты Актуализированная редакция СНиП i 2.02.03-85. М., 2011. 90 с.
5. Васильев Ю.П., Васильева Е.Ю. Инструментальный контроль вибрации при забивке свай вблизи существующей жилой застройки // Наука Кубани. Приложение 2008. Краснодар, 2008. С. i 100-105.
[ 6. Ю.П. Васильев, В.В. Денисенко , Е.Ю. Пе-
липенко. Влияние забивки свай на колебания конструкции существующих зданий // Научные труды [ КубГТУ, №1, 2014. Краснодар, 2014. С. 1-11.
7. Мангушев Р. А. Современные свайные технологии: учеб. пособие / Р. А. Мангушев, А. В. Ер-
■ шов, А. И. Осокин; СПбГАСУ. - СПб., 2010. - 240с.
8. Верстов В.В. Технология устройства свайных фундаментов: учеб. пособие / В.В. Верстов, А.Н. Гайдо; СПбГАСУ - СПб., 2010. - 180 с.
9. Симагин В.Г. Проектирование и устройство фундаментов вблизи существующих сооружений в условиях плотной застройки / В.Г. Симагин;
[ Изд-во АСВ - М., 2010. - 128 с.
