10119

40

3.Непосредственная разработка мерзлого грунта (без предварительного рыхления) может осуществляться блочным или механическим методами.

Блочный метод основан на том, что монолитность мерзлого грунта нарушается с помощью разрезки его на блоки, которые затем удаляют экскаватором. Глубина прорезаемых в грунте щелей должна составлять примерно 0,8 глубины промерзания, так как ослабленный слой грунта на границе мерзлой и талой зон не является препятствием для разработки его экскаватором. Для нарезки щелей применяются, например, дискофрезерные машины, являющиеся навесным оборудованием к трактору.

Механический метод основан на силовом (иногда в сочетании с ударным или вибрационным) воздействии на массив мерзлого грунта. Для этой цели применяется специальное оборудование: ковши с виброударными активными зубьями, ковши с захватно-клещевым устройством. За счет избыточного режущего усилия также одноковшовые экскаваторы могут послойно разрабатывать массив мерзлого грунта, объединяя процессы рыхления и экскавации в единый.

4.Оттаивание мерзлого грунта сопряжено с большими энергозатратами, поэтому применяется только в тех случаях, когда другие методы неприемлемы: вблизи действующих подземных коммуникаций; при аварийных и ремонтных работах; в стесненных условиях.

Способы оттаивания мерзлого грунта классифицируют по направлению распространения теплоты в грунте и по виду применяемого теплоносителя.

По направлению распространения теплоты в грунте основными являются следующие.

Способ оттаивания грунта сверху вниз требует минимальных подготовительных работ, но он неэффективен, так как источник тепла размещается в зоне холодного воздуха, что вызывает большие теплопотери.

Способ оттаивания грунта снизу вверх требует минимального расхода энергии, так как оттаивание происходит под защитой льдоземляной корки и теплопотери при этом способе практически исключаются, однако велика трудоемкость подготовительных процессов.

При оттаивании грунта по радиальному направлению тепло распространяется в грунте радиально от вертикально установленных прогревающих элементов, погруженных в грунт. Этот способ по своим экономическим показателям занимает промежуточное положение между двумя ранее описанными, а для своего осуществления также требует значительных подготовительных работ.

По виду теплоносителя различают следующие основные способы оттаивания мерзлых грунтов.

Огневой способ применяют для отрывки небольших траншей. Для этого экономично использовать звеньевой агрегат, состоящий из металлических коробов в форме разрезанных по продольной оси усеченных конусов, из которых собирают сплошную галерею. В первом коробе сжигают жидкое топливо, а вытяжная труба последнего обеспечивает тягу, благодаря которой продукты сгорания проходят вдоль галереи и прогревают расположенный под

41

ней грунт. Для уменьшения теплопотерь галерею обсыпают слоем талого грунта.

Способ электропрогрева основан на пропуске тока через разогреваемый материал, в результате чего он приобретает положительную температуру. Основными техническими средствами являются горизонтальные или вертикальные электроды. При оттаивании грунта горизонтальными электродами по поверхности грунта укладывают электроды из полосовой стали, концы которых отгибают на 15…20 см для подключения к проводам. Поверхность отогреваемого участка покрывают слоем опилок толщиной 15…20 см, которые смачивают солевым раствором (до начала оттаивания грунта смоченные опилки являются токопроводящим элементом, в дальнейшем опилочный слой защищает отогреваемый участок от теплопотерь). Этот способ применяют при глубине промерзания грунта до 0,7 м; расход электроэнергии на оттаивание 1м3 грунта150…300 МДж.

Оттаивание грунта вертикальными электродами осуществляют с применением стержней из арматурной стали с заостренными нижними концами. Их забивают в грунт в шахматном порядке на глубину 20…25 см, а по мере оттаивания нижних слоев забивают на большую глубину.

Применяя прогрев снизу вверх, до начала прогрева бурят скважины, располагаемые в шахматном порядке, на глубину, превышающую на 15…20 см толщину мерзлого грунта. Расход энергии при оттаивании грунта снизу вверх составляет 50…150 МДж на 1м3, а применять слой опилок не требуется.

Паровое оттаивание основано на впуске пара в грунт, для чего применяют специальные технические средства – паровые иглы, представляющие собой металлическую трубу длиной до 2 м, диаметром 25…50 мм. На нижнюю часть трубы насажен наконечник с отверстиями диаметром 2…3 мм. Иглы соединяют с паропроводом гибкими резиновыми шлангами с кранами. Иглы заглубляют в скважины, предварительно пробуренные на глубину, равную 0,7 глубины оттаивания. Скважины закрывают защитными колпаками. Пар подают под давлением 0,06…0,07 МПа. После установки колпаков прогреваемую поверхность покрывают слоем опилок. Иглы располагают в шахматном порядке на расстоянии 1…1,5 м. Этот метод требует расхода теплоты примерно в 2 раза больше, чем метод глубинных электродов.

Оттаивание электронагревателями основано на передаче теплоты мерзлому грунту контактным способом. В качестве основных технических средств применяют электроиглы, представляющие собой стальные трубы длиной 1 м, диаметром 50…60 мм. Внутри иглы установлен нагревательный элемент, изолированный от корпуса трубы. Нагревательный элемент имеет контактные выводы для подключения к электрической цепи. Нагреваясь, он передает тепловую энергию стальному корпусу, а тот – мерзлому грунту. При этом способе теплота распространяется в радиальном направлении.

42

3.4. Свайные работы

Сваи предназначены для передачи нагрузки от здания или сооружения на грунт, повышения несущей способности слабых грунтов, ограждения пространства от доступа воды, предотвращения осыпания или оползания грунтов.

В технологии строительных процессов сваи классифицируют по следующим признакам:

по характеру работы в грунте – сваи-стойки, прорезающие слабые слои грунта и опирающиеся на несжимаемый грунт, и висячие сваи, заглубленные в сжимаемые грунты;

по материалу – железобетонные, деревянные, стальные; по виду армирования железобетонных свай – с напрягаемой и

ненапрягаемой продольной арматурой, с поперечным армированием и без него; по конструкции – квадратные, прямоугольные, круглые, призматические,

конические, пустотелые, сплошного сечения, винтовые сваи-колонны; по методам устройства свайных фундаментов – погружаемые и набивные.

Погружаемые сваи изготавливают на поверхности земли и затем погружают в грунт в вертикальном или наклонном положении. Набивные сваи устраивают непосредственно в самом грунте.

Свайные фундаменты, состоящие из нескольких свай, образующих общую группу, называют свайным кустом, а конструкцию, объединяющую головы свай и равномерно распределяющую нагрузку от здания или сооружения между сваями – ростверком.

Технология погружения свай

Спредприятий стройиндустрии или с баз комплектации строительных организаций железобетонные и деревянные сваи, стальные трубы и шпунтовые сваи доставляют к месту работ в подготовленном виде.

Сваи погружают ударом, вибрацией, вдавливанием, с использованием подмыва и электроосмоса, а также комбинациями этих методов. Основной метод погружения свай – ударный – с помощью дизель-молота. Этот метод основан на использовании энергии удара (ударной нагрузки), под действием которой свая нижней заостренной частью внедряется в грунт.

В комплект к молоту входит наголовник, который необходим для закрепления сваи в направляющих сваебойной установки, предохранения головы сваи от разрушения ударами молота и равномерного распределения удара по площади сваи. Внутренняя полость наголовника должна соответствовать очертанию и размерам головы сваи.

Для забивки свай с целью удержания в рабочем положении молота, подъема и установки сваи в заданном положении применяют специальные устройства – копры. Основная часть копра – его стрела, вдоль которой устанавливается перед погружением и опускается по мере его забивки молот. Наклонные сваи погружают копрами с наклоняющейся стрелой. Копры бывают на

43

рельсовом ходу (универсальные) и самоходные – на базе кранов, тракторов, автомашин, экскаваторов.

Универсальные копры имеют значительную собственную массу (вместе с лебедкой – до 20 т). Монтаж и демонтаж этих копров и устройство для них рельсовых путей – весьма трудоемкие процессы, поэтому их применяют для забивки свай более 12 м при большом объеме свайных работ на объекте.

Наиболее распространены в промышленном и гражданском строительстве железобетонные сваи длиной 6...10 м, которые забивают с помощью самоходных установок. Эти сваебойные установки маневренны и имеют устройства, механизирующие процесс подтаскивания и подъема сваи, установку головы сваи в наголовник, а также выверку сваи.

Забивку сваи начинают с медленного опускания молота на наголовник после установки сваи на грунт и ее выверки. Под действием веса молота свая погружается в грунт. Чтобы обеспечить правильное направление сваи, первые удары производят с ограничением энергии удара. Затем энергию удара постепенно увеличивают до максимальной. От каждого удара свая погружается на определенную величину, которая уменьшается по мере заглубления. В дальнейшем наступает момент, когда после каждого удара свая погружается на

Если же глубина погружения сваи не достигла 85 % проектной, а на протяжении трех последовательных залогов получен расчетный отказ, то необходимо выяснить причины этого явления и согласовать с проектной организацией порядок дальнейшего ведения свайных работ.Последовательность погружения свай определяется расположением свай в свайном поле. Кроме того, следует учитывать последующие процессы по устройству ростверка. Наибольшее распространение имеет рядовая система расположения свай (рис. 11), применяемая при прямолинейном их расположении отдельными рядами или кустами.

44

Рис. 11 Схема рядовой системы погружения свай:

а – при прямолинейном расположении свай отдельными рядами; б – при расположении свай кустами;

1...15 – сваи

Спиральная система предусматривает погружение свай концентрическими рядами от краев к центру свайного поля; она позволяет в ряде случаев получить минимальную протяженность пути сваепогружающей установки. Если расстояние между центрами свай менее пяти их диаметров (или соответственно размеров сторон поперечного сечения), то грунт в середине свайного поля может уплотняться, что усложняет процесс. При этом бывают случаи, когда невозможно погрузить сваи, расположенные в этой зоне. В этом случае погружать сваи следует от центра к краям свайного поля.

Технология устройства набивных свай

Набивные сваи устраивают на месте их проектного положения путем укладки (набивания) бетонной смеси или песка (грунта) в полости (скважины), образуемые в грунте. Сваи часто делают с уширенной нижней частью – пятой. Уширение получают путем разбуривания грунта специальными бурами, распирания грунта усиленным трамбованием бетонной смеси в нижней части скважины или взрыванием заряда взрывчатого вещества.

В зависимости от способов создания в грунте полости и методов укладки и уплотнения материала набивки сваи подразделяются на буронабивные, пневмонабивные, вибротрамбованные, частотрамбованные, песчаные и грунтобетонные.

Буронабивные сваи. Характерной особенностью технологии устройства буронабивных свай является предварительное бурение скважин до заданной отметки и последующее формирование ствола сваи. Буронабивные сваи изготавливают диаметром 800…1200 мм, длиной до 35 м. В устойчивых грунтах (просадочные и глинистые твердой, полутвердой и тугопластичной консистенции) применяют сухой способ (без крепления стенок скважины). Во избежание обрушения стенок скважины в недостаточно устойчивых грунтах применяется заполнение скважины глинистым раствором; для этой цели также может применяться крепление стенок скважин обсадными трубами.

46

Вслучае применения инвентарных труб специальная система гидродомкратов, смонтированных на установке, сообщает обсадной трубе возвратно-поступательное и полувращательное движение, дополнительно уплотняя бетонную смесь. По окончании бетонирования скважины голову сваи формуют в кондукторе. Для устройства буронабивных свай используют литую бетонную смесь с осадкой конуса 16…20 см.

Вибротрамбованные сваи используют в сухих и связных грунтах, в которых можно укладывать бетонную смесь в открытую скважину глубиной 4…6 м. Такие сваи устраивают следующим образом. В грунт с помощью вибропогружателя, повешенного к экскаватору, погружают обсадную трубу, имеющую на конце съемный железобетонный башмак. После погружения трубы вибропогружатель снимают и внутреннюю полость трубы заполняют на 0,8…1 м бетонной смесью. С помощью трамбующей штанги, повешенной к вибропогружателю, смесь уплотняют, в результате чего она вместе с башмаком вдавливается в грунт, образуя при этом уширенную пяту. Заполняя бетонной смесью обсадную трубу, ее извлекают из грунта с помощью экскаватора при работающем вибропогружателе.

Песчаные и грунтобетонные сваи применяют для уплотнения слабых грунтов. В этом случае используют специальные приспособления в виде стальной обсадной трубы с коническим четырехлопастным раскрывающимся наконечником. Трубу заполняют песком (грунтом) и с помощью вибропогружателя погружают на проектную глубину. При движении трубы кольцо, открывающее лепестки наконечника, спадает и остается в грунте, а песок (грунт) заполняет скважину. Песок уплотняют за счет вибрации от погружателя. Таким способом выполняют набивку скважин на глубину 7 м.

Для устройства грунтобетонных свай применяют бурильно-крановые машины с пустотелой буровой штангой, имеющей на конце смесительный бур с режущими и перемешивающими лопастями. Через штанги нагнетают растворонасосом водоцементную суспензию, изготовляемую в растворосмесителе. Смесительный бур при обратном вращении и извлечении послойно уплотняет грунт, насыщенный водоцементной эмульсией. В результате образуется грунтобетонная свая, изготовленная без выемки грунта.

Технология устройства ростверков

Взависимости от типа свай и конструкции ростверка выбирают технологию его устройства. При сваях из бетона и железобетона ростверки выполняют из монолитного железобетона.

При погружаемых сваях, головы которых часто оказываются на разных отметках, перед устройством ростверка выполняют трудоемкие операции по выравниванию голов свай (срубают бетон, режут конструктивную арматуру и др.). Наиболее эффективно для этих целей использовать установки для срубания голов свай, состоящие из жесткой замкнутой станины, подвижной рамы, съемных зубьев и гидродомкрата с поршнем.

47

Сваи при погружении иногда отклоняются в плане до 50 мм и более. При многорядном расположении свай эти отклонения не вызывают осложнений при устройстве ростверков. Если же расположение свай однорядное и часть сечения сваи выходит за границы ростверка, то необходимо устраивать специальный выступ.

При подготовке голов набивных свай к устройству ростверков проверяют верхнюю поверхность по нивелиру и при необходимости выравнивают опорную поверхность свай с помощью бетонной смеси или цементного раствора. После установки опалубки боковых граней ростверка устанавливают пространственные арматурные каркасы, связывая их с рабочей арматурой свай. Бетонную смесь в опалубку подают краном с помощью бункера.

4.Возведение надземной части зданий

4.1.Технологии возведения монолитных зданий.

Масштабность применения бетона и железобетона в строительстве обусловлена их высокими физико-механическими показателями, долговечностью, хорошей сопротивляемостью температурным и влажностным воздействиям, сравнительно простыми технологическими методами, преимущественным использованием местных материалов, конкурентоспособной стоимостью.

Комплексный процесс по возведению монолитных бетонных и железобетонных конструкций (рис. 13) состоит из опалубочных, арматурных и бетонных работ. Каждый вид работ объединяет заготовительные и монтажноукладочные процессы, которые связаны между собой транспортными операциями.

48

Рис. 13. Структурная схема комплексного процесса возведения монолитных железобетонных конструкций

4.1.2. Устройство опалубки

Опалубкой называют временную вспомогательную конструкцию, служащую для придания требуемых формы, геометрических размеров и положения в пространстве возводимой конструкции.

Опалубка в общем случае состоит из: опалубочных щитов, обеспечивающих форму, размеры и качество поверхности конструкции; крепежных устройств, обеспечивающих проектное и неизменное положение опалубочных щитов друг относительно друга; опорных и поддерживающих устройств,

обеспечивающих проектное положение опалубочных щитов в пространстве. Опалубка должна отвечать следующим требованиям: быть прочной,

устойчивой, не изменять формы под воздействием нагрузок, возникающих в процессе производства работ; палуба (обшивка) опалубочного щита должна быть достаточно плотной, в ней не должно быть щелей, через которые может просочиться цементный раствор; обеспечивать высокое качество поверхностей; быть технологичной, т.е. не создавать затруднений при производстве работ; обладать высокой оборачиваемостью, т.е. многократностью использования.

В настоящее время в практике массового промышленного и гражданского строительства применяется целый ряд конструктивно отличающихся опалубок,

49

наибольшее распространение из которых для определенных областей применения получили следующие типы:

разборно-переставная – при возведении фундаментов, стен, колонн, балок, плит покрытий и перекрытий;

блочная – при возведении отдельно стоящих фундаментов; подъемно-переставная – при возведении конструкций большой высоты с

изменяющейся геометрией поперечного сечения; объемно-переставная – при одновременном возведении стен и перекрытий

зданий; скользящая – при возведении вертикальных конструкций зданий и

сооружений большой высоты; горизонтально-перемещаемая – при возведении линейно протяженных

конструкций; несъемная – при возведении конструкций без распалубливания, с

устройством гидроизоляции, облицовки и др.

В настоящем учебном пособии рассматриваются примеры основных опалубочных систем, применяемых в современном отечественном строительстве.

Разборно-переставная опалубка включает два вида опалубочных форм: мелкощитовую и крупнощитовую.

Формующими элементами мелкощитовой разборно-переставной опалубки

являются щиты каркасной конструкции площадью до 1,5…2,0 м2 единичной массой не более 50 кг, что позволяет устанавливать опалубку вручную. Габариты основных щитов унифицированной опалубки подчинены, как правило, одному модульному размеру (300 мм по ширине и 100 мм по высоте). Поддерживающими элементами опалубки служат схватки. Примером такой опалубки может служить унифицированная опалубка «Монолитстрой» (рис. 14). В мелкощитовой опалубке можно собирать формы практически любых конструкций – стен, фундаментов, колонн, ригелей, плоских и ребристых перекрытий и покрытий, бункеров, башен и др. Универсальность опалубки достигается возможностью соединения щитов по любым граням.

Крупнощитовая разборно-переставная опалубка включает щиты размером

2…20 м2 повышенной несущей способности; монтаж и демонтаж щитов осуществляются с помощью подъемных механизмов. В крупнощитовой опалубке «Монолитстрой» (рис. 15) щиты могут соединяться между собой по любым граням и при необходимости докомплектовываться мелкими щитами той же системы. Палуба щитов переставных опалубок выполняется из стального листа или водостойкой фанеры.