Глава 4 транспортные работы 27

4.1. КЛАССИФИКАЦИЯ СТРОИТЕЛЬНЫХ ГРУЗОВ 27

N = QTJTq, 29

Г_Пр= 2L/V, 29

Тема 5. Земляные работы 33

Тема 5.1 Виды земляных сооружений и подготовка территории строительной площадки 33

1. Виды земляных сооружений, требования к ним. Виды грунтов, их свойства. Классификация грунтов по трудности разработки. 33

2. Подготовительные и вспомогательные процессы. Подготовка территории строительной площадки. Разбивка земляных сооружений на местности 33

3. Устойчивость откосов земляных сооружений. Временное крепление стенок выемок. 33

1. Виды земляных сооружений, требования к ним. Виды грунтов, их свойства. Классификация грунтов по трудности разработки. 33

Кп.рдля: песков - 1.08-1.17 34

суглинков - 1.14-1.28 34

глинистых - 1.24-1.3 34

Кост.рдля: песков - 1.01-1.025, суглинков- 1.015-1.05, глинистых- 1.04-1.09 34

2.Подготовительные и вспомогательные процессы. Подготовка территории строительной площадки. Разбивка земляных сооружений на местности 35

З.Устойчивость откосов земляных сооружений. Временное крепление стенок выемок. 36

Временное крепление стенок выемок может быть выполнено в виде: 36

Тема 5.2.Временное крепление стенок выемок 37

Вопрос 1.Водоотвод и водопонижение. Понижение уровня грунтовых вод. 38

Способы искусственного закрепления грунтов: 40

b-ширина траншеи по низу; d--ширина траншеи по верху; P - длина траншеи; 44

H- глубина траншеи с учетом недобора. 44

2. Объем обратной засыпки: 45

V_{обр.зас}= (V_Kотл – Vподз.)/ К_ор 45

V_Kотл– объем котлована; 45

Vподз. –объем подвальной части здания ; 45

К_ор –коэффициент остаточного разрыхления 45

Тема 5.3. Разработка грунта одноковшовым экскаватором со сменным оборудованием 45

1.Сведения о средствах механизации при земляных работах. 45

Вопрос 3. Разновидность проходок, определение их параметров. 49

Вопрос 5.Технология засыпки и уплотнения грунтов. 52

5.5 ЗАКРЫТЫЕ СПОСОБЫ РАЗРАБОТКИ ГРУНТА 53

5.5.1 РАЗРАБОТКА ГРУНТА В ЗИМНИХ УСЛОВИЯХ 56

5.5.2. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ 57

5.5.3. ТРЕБОВАНИЯ БЕЗОПАСНОСТИ И ОХРАНЫ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ ЗЕМЛЯНЫХ РАБОТ 57

ТЕМА 6.СВАЙНЫЕ РАБОТЫ 61

6.1. Виды свай, технология погружения свай 61

6.1.1.Назначение свайных работ и область их применения. 61

погружаемые; 61

набивные. 61

ударным; 61

безударным; 61

комплексным. 61

вибрационный; 61

виброударный; 61

вдавливание; 61

62

62

6.1.2. ТЕХНОЛОГИЯ ПОГРУЖЕНИЯ СВАЙ 63

Основными факторами, определяющими выбор метода и сваепогружающего оборудования, являются физико-механические свойства грунта, объем свайных работ, вид свай, глубина их погружения. 63

67

Рис. 6.4. Схемы передачи погружающих силна сваи при использовании дизель-молотов: 67

а) штангового; б) трубчатого 67

рядовую; 68

секционную; 68

спиральную. 68

69

6.2. ТЕХНОЛОГИЯ УСТРОЙСТВА НАБИВНЫХ СВАЙ 71

Набивные сваи могут устраивать с уширеннойниж­ний частью — пятой. 73

74

6.2.2. ТЕХНОЛОГИЯ УСТРОЙСТВА РОСТВЕРКОВ 74

75

6.2.3. ТЕХНОЛОГИЯ УСТРОЙСТВА ПОДЗЕМНЫХ СООРУЖЕНИЙ СПОСОБОМ «СТЕНА В ГРУНТЕ» 75

Механические (подвесные) молоты применяют

при небольших объемах работ. Ударная часть свободно I падающего молота позволяет забивать сваи до 12 м в грунтах средней плотности. Скорость забивки — 10—15 ударов в минуту.

В паровоздушных молотах ударной частью является поршень. Они бывают одиночного и двойного действия. В молотах одиночного действия поршень опускается под действием собственного веса, а поднимает­ся под действием пара или сжатого воздуха. Скорость за­бивки — около 30 ударов в минуту. В молотах д в о й н о г о действия ударная часть опускается за счет собствен­ного веса и действия пара или воздуха, а поднимается за счет пара или воздуха. Скорость забивки — около 300 ударов в минуту, количество их можно регулировать.

Д и з е л ь-м о л о т ы имеют более широкое применение благодаря высокой производительности. Они бывают штанговые и трубчатые (рис. 6.4).

Ударная часть штанговых молотов- подвижный цилиндр, перемещающийся в направляющих штангах. При паде­нии цилиндра на неподвижный поршень в камере сгорания воспла­меняется смесь воздуха и топлива, при том цилиндр подбрасывается в верх, после чего цикл повто­ряется (50—60 ударов в минуту).

Рис. 6.4. Схемы передачи погружающих силна сваи при использовании дизель-молотов:

а) штангового; б) трубчатого

В трубчатых молотах неподвижная часть — цилиндр,подвижная — поршень. Такжепроисходит сгорание топлива в камере, при этом возникает удар

(40-50 ударов в минуту). По сравнению со штанговыми молотами трубчатые обладают более значительной энергией удара.

Масса ударной части молота, в том числе дизель-молота, должна быть: при длине сваи более 12 м — не менее массы сваи; при длине сваи до 12 м при плотных грунтах — не менее 1,5 массы сваи, а при грунтах средней плотности — не менее 1,25 массы сваи.

При забивке стальных и железобетонных свай молота­ми одиночного действия обязательно применение наголов­ников для смягчения удара и предохранения головы сваи от разрушения.

Сваи раскладывают у мест забивки с помощью грузо­подъемного крана.

Набивка свай состоит из следующих операций:

• передвижение копровой установки к месту забивки свай;

• подтягивание свай к копру;

• подъем и выверка сваи в проектной точке;

• собственно забивка;

• измерение величины забивки свай;

• испытание свай (если это необходимо).

Сваю начинают забивать после ее установки и выверки с медленного опускания молота на наголовник. Центр тя­жести свайного молота должен совпадать с направлением забивки сваи. Первые удары делают на небольшой высоте подъема молота — 0,4—0,5 м, пока свая не получит правильного направления. После погружения сваи на глубину I м силу удара молота увеличивают до максимальной.

От каждого удара свая погружается на определенную глубину, которая уменьшается по мере заглубления сваи. Затем наступает момент, когда глубина забивки сваи прак­тически незаметна, при этом она погружается на одну и ту же незначительную глубину, называемую отказом. Сваи погружают до получения расчетного (проектного) отказа. Отказ определяется делением величины погружения сваи от серии ударов (десяти) на число ударов в этой серии (измеряется в сантиметрах).

Серию ударов, выполняемых для замера средней вели­чины отказа, называют залогом.В конце забивки, когда величина отказа сваи близка к расчетной, его измеряют с точностью до 1 мм по трем последовательным залогам на последнем метре погружения сваи.

Для измерения отказов на боковой поверхности сваи наклеивают полоски с миллиметровыми делениями. Более точные результаты дают специальные приборы —отказомеры, которые позволяют определять упругие и остаточ­ные деформации.

Сваи погружают в определенной последовательности, которая зависит от технических характеристик сваепогружающих механизмов и свойств грунта, а также от рас­положения свай в свайном поле. Применяют следующие схемы забивки свай:

• рядовую;

• секционную;

• спиральную.

Рядовую схему (рис. 6.5, а) используют при строи­тельстве линейных сооружений в несвязных грунтах; в глинах и суглинках такая схема может привести к нерав­номерной осадке основания. Забивку выполняют последо­вательно рядами, по захваткам.

Секционная схема (рис. 6.5, б) применяется при устройстве свайных полей на больших площадках, в связ­ных грунтах с пропуском одного ряда между секциями. При этом сначала членят свайное поле на секции, забивая сваи в граничных рядах, а затем последовательно забива­ют в пределах секции. Эта схема исключает неравномер­ное нарушение структуры грунта.

Спиральная схема (рис. 6.5, в) предназначена для кустового расположения свай (под тяжелые колонны) от центра куста по спирали наружу или наоборот. Она позво­ляет получить минимальную протяженность пути сваепогружающей установки. Забивка от края к центру характерна значительным уплотнением грунта в центральной лоне, поэтому используется в слабых водонасыщенных грун­тах. Забивка от центра к краю применяется в слабосжимаемых грунтах, так как сваи в процессе забивки могут отклоняться из-за неравномерного уплотнения грунта со стороны забитых свай.

-

Рис. 6.5. Схемы забивки свай: о — рядовая; б — секционная; в, г — спиральная

Вибрационный и виброударный методы. Вибрационный метод применяют при устройстве свайных оснований в легких несвязных грунтах, которые поддаются вибрации, а также в водонасыщенных грунтах. В гидротехническом строительстве этот метод широко применяется для погру­жения свай-оболочек большого диаметра, металлического шпунта. Он характеризуется небольшими энергетически­ми затратами. Сваю погружают при помощи вибрацион­ных машин-вибропогружателей (рис. 6.6, а, б), которые, оказывая динамическое воздействие на сваю, уменьшают трение между боковой поверхностью сваи и грунтом.

Вибропогружатель — это электромеханическая маши­на вибрационного действия, которая подвешивается к мачте сваепогружающего агрегата и соединяется со сваей с по­мощью наголовника.

Более универсален виброударный метод с помощью виб­ромолотов (рис. 6.6, в). Вибромолоты бывают электричес­кие, пневматические, гидравлические.

Они позволяют ускорить процесс погружения сваи, так как помимо вибрационного действия вибромолоты оказывают и ударное действие. Вибромолоты могут также само­настраиваться, т.е. увеличивать энергию удара с повыше­нием сопротивления грунта. Масса ударной части вибро­молота должна быть не менее 50 % от массы сваи и со­ставлять 650—1350 кг.

Методы вдавливания и вибровдавливания. Они пред­назначены для коротких свай (3—5 м).

Метод вдавлива­ния основан на создании вдавливающих нагрузок на погружаемую сваю, превышающую в 1,5—2 раза расчетную несущую способность. По этой причине сваевдавливающие установки должны иметь большую массу.

При вдавливании используется два трактора, оборудо­ванных направляющей рамой, опорной пятой, наголовни­ком для передачи давления, соединенных с вдавливающим полиспастом. На одном тракторе имеется грузоподъемная лебедка, на втором — тяговая. Усилие вдавливания созда­ется до 350 кН.

При данном методе увеличивается точность погруже­ния, снижается уровень шума и вибрации. Недостатком являются несовершенство вдавливающих установок, низ­кая производительность из-за малой маневренности: чис­тое время на погружение сваи составляет 10—15% обще­го времени.

Рис. 6.6.Вибропогружение свай: а — свае- погружающая установка; б — вибропогружа­тель с подрессоренной пригрузкой; в — виб­ромолот; 1 — вибропогружатель; 2 — экска­ватор; 3 — свая; 4 — электродвигатель; 5 — пригрузочные плиты; 6 — вибратор; 7 — де- балансы; 8 — наголовник; 9 — пружины; 10— ударная часть с электродвигателем; 11 — боек; 12 — наковальня

Вибровдавливание осуществляется с использованием вибропогружателя. Свая погружается за счет собственной массы, массы вибропогружателя и части массы трактора, передаваемой вдавливающим канатом через вибропогру­жатель на сваю. Одновременно на сваю воздействует виб­рация.

Для облегчения вдавливания в плотных грунтах пред­варительно пробуривают лидерную скважину, котораяуменшает сопротивление грунтаодновременно является направляющей для погружения сваи.

Метод завинчивания. Используется в тех случаях, когда сваи могут работать на выдергивание (например, под фундаменты мачт линии электропередач). Агрегаты для завинчивания монтируют на базе автомобиля.

Спаи, имеющие винтовые наконечники, погружаются в грунт путем вращения. При этом создается крутящий момент и свая погружается. Этот метод может применяться и п том случае, когда инвентарная металлическая оболоч­ки одевается на сваи.

При необходимости такой метод предполагает вывинчивание свай.

Метод подмыва. Погружение свай подмывом использу­ют в несвязных и малосвязных грунтах — песчаных и супесчаных. При погружении свай подмывом грунт раз­рыхляют и частично вымывают струями воды, вытекаю­щими под давлением из нескольких трубок (2—4 шт.) диаметром 38—63 мм, закрепленных на свае. При этом сопротивление грунта по боковым поверхностям и у ост­рия сваи снижается, за счет собственной массы и массы установленного на ней молота она более легко погружает­ся. Расположение трубок может быть боковым и цент­ральным. При боковом расположении подмывные трубки крепят таким образом, чтобы они находились на 30—40 см выше острия сваи. При боковом подмыве трубки могут быть повреждены, а при перерывах в работе — заполнять­ся грунтом, поэтому часто более приоритетным является метод подмыва с центральным расположением трубок. Погружение подмывом осуществляется только до задан­ного уровня (на 0,5—2 м), а затем с помощью сваебойной установки ее забивают до проектной глубины. При таком методе производительность погружения возрастает на 30— 40% по сравнению с чистой забивкой.

Применение данного метода не допускается при угрозе просадки близлежащих сооружений, а также на просадочных грунтах.

Метод электроосмоса. Используют при погружении свай и глинистые грунты. При этом методе одну сваю, уже по­груженную, подключают к положительному полюсу элек­трической сети, и она выступает в качестве анода, а дру­гую, подготовленную для погружения в грунт, — к отри­цательному полюсу — катоду. При прохождении электрического тока происходит перераспределение влажности грунта от сваи-анода к свае-катоду. Погружение сваи-ка­тода облегчается, так как вокруг нее возникают водонасыщенные зоны, и при этом уменьшается трение сваи о грунт. У сваи-анода образуется зона со сниженной влаж­ностью. После прекращения подачи тока влажность грун­та восстанавливается и несущая способность сваи-катода возрастает.

6.2. ТЕХНОЛОГИЯ УСТРОЙСТВА НАБИВНЫХ СВАЙ

Общие положения. Набивные сваи устраивают на строительной площадке путем укладки (набивания) в заранее изготовленные скважины бетона (грунта). Они бывают бе­тонные, железобетонные, грунтовые. Имеется возможность устраивать сваи с уширенной нижней частью — пятой. Их достоинства:

1. исключается динамическое воздействие на окружаю­щую грунтовую среду и применение в стесненных услови­ях;

2. не требуется использование тяжелого сваепогружающего оборудования;

3. возможность устройства свай любой длины и формы.

Применяют следующие виды набивных свай:

• буронабивные сваи;

• пневмотрамбованные;

• вибротрамбованные;

• частотрамбованные;

• песчаные и грунтобетонные.

Технологию устройства выбирают на основе технико- экономических исследований, данных инженерно-геодези­ческих изысканий, возможностей строительной базы рай­она, наличия агрегатов.

Буронабивные сваи. Сваи устраивают путем бурения скважин до заданной отметки с последующим бетониро­ванием. Существует три способа устройства буронабивных свай:

1. сухой способ (без крепления стенок скважин);

2. с применением глинистого раствора (для предотвра­щения обрушения стенок скважины);

3. с укреплением скважин обсадными трубами.

Сухой способ более традиционный, применяется вустойчивых грунтах.

Рис 6.7. Технологическая схема устройства буронабивных свай сухим способом: а — бурение скважины; б — разбуривание уширенной полос­ти; « — установка арматурного каркаса; г — установка бетонолитной тру- fti.i с вибробункером; д — бетонирование скважины методом вертикально перемещаемой трубы (ВПТ); е — подъем бетонолитной трубы; 1 — буро-ийн установка; 2 —привод; 3 — шнековый рабочий орган; 4 — скважина; Лрасширитель;в — уширенная полость; 7 — арматурный каркас; N стреловой кран; 9 — кондуктор-патрубок; 10 — вибробункер; 11 — Летонолитная труба; 12 — бадья с бетонной смесью; 13 — уширенная пита сваи

При этом методе (рис. 6.7) выбуривают скважину до проектной отметки необходимого диа­метра. Если необходимо, выполняют уширение специаль­нымиуширителями, отдельно погружаемыми в пробурен­ную скважину или входящими в состав бурового инстру­мента, что повышает несущую способность свай. Диаметр полости уширения — до 1,6 м. После приемки скважины укладывается арматурный каркас, и скважина бетони­руется методом вертикально-перемещающейся трубы.

Ботонолитная труба для подачи бетонной смеси состо­ит из отдельных секций (2,4—б м), скрепленных болтами нии замковыми соединениями. Первая секция оборудова­но бункером, через который подается бетонная смесь из Гн'тоносмесителя. На воронке закреплены вибраторы для уплотнения бетонной смеси. По мере бетонирования труба извлекается, а секции снимаются. Голову сваи бетони­руют с использованием специального кондуктора.

Сухим методом сваи бетонируют длиной до 30 м и диаметром от 400 до 1200 мм.

С применением глинистого раствора буронабивные сваи устраивают в слабых водонасыщенных грунтах, когда воз­никает необходимость крепления стенок скважины для предохранения их от обрушения. Для этого используют насыщенный глинистый растворбентонитовых глин, который образует на стенках скважины глинистую кор­ку. Он поступает в скважину по пустотелой буровой штанге под давлением и, поднимаясь при ее заполнении вдоль сте­нок, образует плотный слой из глинистого раствора (рис. 6.8). Выходя на поверхность, он попадает в зумпф-отстой­ник, откуда снова насосом подается в скважину для даль­нейшей циркуляции. После завершения формирования скважины в нее, при необходимости, устанавливают арма­турный каркас. Используя вибробункер и бетонолитную трубу, скважину бетонируют.

Рис. 6.8. Технологическая схема устройства буронабивных свай под глинистым раствором: а — бурение скважины; б — устройство расши­ренной полости; в — установка арматурного каркаса; г — установка виб­робункера с бетонолитной трубой; д — бетонирование скважины мето­дом ВПТ; 1— скважина, 2 — буровая установка; 3 — насос; 4— глино- смеситель; 5 — приямок для глинистого раствора; 6 — расширитель; 7—штанга; 8 — стреловой кран; 9 — арматурный каркас; 10 — бетоно-литная труба; 11 — вибробункер

Менее трудоемкий способ устройства, когда применяют обсадные трубы. Секции труб помещают в грунт, на­ращивая их по мере опус­кания.

Набивные сваи могут устраивать с уширеннойниж­ний частью — пятой.

Уширения повышают несущуюспособность свай. Их можно образоватьс использованием взрывчатого вещества (комуфлетного взрыва).

Для этого в скважину устанавливают обсадную трубу так, чтобы ее

нижний конец не доходил до дна на 1,2—1,5 м, т.е. был за пределами действия камуфлетного взрыва. На дно поме­щают взрывчатое вещество расчетной массы, а скважину наполняют сверху бетонной смесью на 1,5—2 м. После взрыва образуется сферическая полость, которая заполня­ется бетоном из обсадной трубы, при этом дополнительно уплотняется грунт. Последующее бетонирование скважины выполняют традиционным способом.

Пневмотрамбованные сваи. Применяют в водонасыщенных грунтах. Бетонную смесь укладывают в полость обсадной трубы при повышенном давлении воздуха (0,25— 0,И мПа), который подается через компрессор. Бетонную смесь подают небольшими порциями через специальное устройство — шлюзовую камеру, действующую по прин­ципу пневмонагнетательных установок, предназначенных дли транспортирования бетонной смеси. Шлюзовая камера закрывается специальными клапанами, которые, открываясь и закрываясь, выжимают бетонную смесь в скважи­ну.

Вибротрамбованные сваи. Устраивают в сухих связных грунтах глубиной 4—6 м. В грунт погружают обсадную трубу с использованием вибропогружателя, подвешенного и экскаватору. На нижнем конце трубы имеется железо­бетонный башмак. После погружения трубы вибропогру-жнтель снимают, а полость трубы заполняют бетонной смесью на 0,8—1 м. С помощью трамбующей штанги смесь уплотняют, при этом она вдавливается в грунт, образуя

Рис.6.9.. схема образования камуфлетной пяты: а — обсадная труба; б — скважина, заполненная бетонной смесью; в - образование камуфлетной пяты; 1 — обсадная труба с воронкой; 2.заряд взрывчатого вещества;; 3 — камуфлетная пята

Забивка штампов осуществляется молотами любой кон­струкции, а извлечение забитых штампов из грунта — с помощью лебедки сваебойного агрегата или крана.

Набивные сваи любого типа следует бетонировать без перерывов. Если сваи расположены одна от другой менее чем на 1,5 м, то их устраивают через одну, чтобы не по­вредить забетонированные. Пропущенные скважины бето­нируют после набора необходимой прочности ранее забе­тонированными сваями.

К недостаткам набивных свай можно отнести высокую трудоемкость буровых работ, необходимость крепления скважин в неустойчивых грунтах, сложность бетонирова­ния свай в водонасыщенных грунтах.