Наша компания проводит работы по забивке и погружению свай малыми и средними объемами на высокоскоростном оборудовании. Вы можете узнать подробнее когда оправдано применение машин для погружения свай . Звоните нам и мы вам поможем с погружением свай. А сейчас речь пойдёт о дизель-молотах, которые используются на сваебойной технике, в том числе и нашей сваебойной технике.

Виды дизель молотов для погружения свай

Классификация ударного оборудования, используемого в свайных работах, выполняется исходя из его конструкционных особенностей, согласно которым выделяют дизель молоты трубчатого и штангового типа.

В качестве направляющего элемента ударной части молота, в конструкциях штангового типа используются две вертикальные штанги, тогда как в трубчатых агрегатах - неподвижно зафиксированная труба.

Также сваебойные молоты делятся на группы исходя из массы ударной части. Выделяют молоты с бойком весом:

• до 0,6 тонн - легкие;
• до 1,8 тон - средние;
• свыше 2.5 тонн - тяжелые.

Рассмотрим каждый вид дизель молотов подробнее.

1. Штанговые.

Устройства штангового типа вы можете увидеть на изображении 1.1:

Рис. 1.1

Конструкция штангового дизель молота состоит из таких основных элементов:

• Поршневой блок, установленный на шарнирную подпорку;
• Две вертикальные направляющие штанги;
• Система подачи топливной смеси;
• Устройство для фиксации свайного столба - "кошка".

Поршневой блок представляет собою монолитную конструкцию, отлитую внутри корпуса молота. В него входит сам поршень и компрессионные кольца, шланг для подачи топлива, форсунка для распыления топливной смеси и насос, приводящий ее в действие.

Поршневой блок неподвижно зафиксирован на шарнирной подпорке, из нижней стенки которой выходят две направляющие штанги.

Рис. 1.2

Штанги, для более жесткой фиксации, в верхней части соединены траверсой. По направляющим штангам во время работы движется ударная часть молота, на нижней стенке корпуса которой расположена камера для сгорания топливной смеси.

2. Трубчатые.

Конструкции трубчатого типа представлены на изображении 1.3.

Рис. 1.3

Строение всех молотов трубчатого типа полностью унифицировано, они проектируется по устоявшимся стандартам и обладают идентичными конструкционными особенностями.

Состоит трубчатый дизель молот из следующих частей:

• "Кошки" - для захвата и крепления свайного столба, кошка обладает автоматическим фиксирующе-сбрасывающим механизмом;
• Ударного бойка - он представлен поршнем, оборудованным компрессионными кольцами;
• Шабота - ударной поверхности, с которой соприкасается боек в процессе работы молота;
• Рабочего цилиндра, внутри которого детонация топлива;
• Систем смазки и охлаждения;
• Направляющей трубы из высокопрочной стали.

Рис. 1.4

В отличие от молотов штангового типа, трубчатые конструкции обладают системой принудительного водяного охлаждения, что дает возможность непрерывной эксплуатации данных устройств, тогда как в работе штанговых молотов должны присутствовать регулярные перерывы после каждого часа забивки свай , необходимые для естественного охлаждения элементов конструкции.

Вы можете сами выбрать нужную сваебойную установку в разделе нашей техники.

Технические характеристики дизель молотов

Трубчатые дизель молоты по праву считаются наиболее совершенными и эффективными конструкциями. При одинаковой массе бойка они способны выполнять забивку более тяжелых свай (двух-трех кратная разница в весе свайного столба).

Молот состоит из следующих частей:

• цилиндр (или штанги)
• баба (ударная часть, боек), движущаяся внутри цилиндра
• шабот (нижняя часть молота, к которой крепится наголовник)

Сферические выемки на бабе и шаботе при соприкосновении образуют камеру сгорания. В нее методом впрыска подается дизельное топливо, которое, при ударе бабы по шаботу, под создающимся в камере сгорания высоким давлением, самовоспламеняется и подбрасывает бабу в верхнюю точку. После чего падение бабы возобновляется.

Таким образом, молот производит серию ударов по свае, погружая ее в грунт, наглядно процесс можно увидеть на видео :

К недостаткам штанговых конструкций также относится низкая долговечность (эксплуатационный ресурс, в среднем, почти в два раза меньше, чем срок службы трубчатых молотов).

Штанговые дизель молоты, из-за ограниченной энергии удара, которая составляет 27-30% от потенциальной энергии, которую может развивать ударный боек, применяются исключительно для погружения свайных столбов в слабую низкоплотную почву.

Наиболее распространенные штанговые дизель молоты с массой ударного бойка в 2500 и 3000 килограмм, такие конструкции способны выдавать энергию удара до 43 кДж, при этом количество ударов в минуту ограничено на уровне 50-55. Эта техника есть у нас : Сваебойная техника .

Рис. 1.5

Дизель молоты трубчатого типа используются для погружения железобетонных забивных свай в любые виды грунтов. При необходимости работать в условиях вечномерзлой почвы для забивки свай используются предварительно пробуренный лидерные скважины .

Температурный диапазон работы трубчатых сваебойных молотов варьируется в пределах от -45 до +45 градусов. Если свайные работы выполняются при температуре менее 25 градусов, требуется дополнительный подогрев поршневого блока перед запуском молота.

Вес ударного бойка в трубчатых дизель молотах может составлять 1.25, 1.8, 2.5, 3.5 и 5 тонн. Боек, в зависимости от веса, может развивать силу удара от 40 до 165 кДж. Максимальное количество ударов молота за одну минуту работы - 42.

Технология погружения свай дизель молотом

Дизель-молот - специфическое сваебойное оборудование, которое навешивается на мачту сваебойной машины , то есть является навесным сваебойным механизмом. Принцип действия сваебойного молота заключается в нанесении ударов по свае силой собственного веса.

Особенности технологии погружения свай будут разниться в зависимости от типа используемого оборудования.

Рассмотрим основные этапы забивки свай штанговым дизель молотом:

• По завершению строповки и фиксации сваи "кошка", зафиксированная на лебедке копрова, опускается вниз и сцепляется с ударной частью молота;
• Кошка и боек поднимается с помощью лебедки по направляющим в максимальное верхнее положение;
• Оператор активирует рычаг сброса и ударная часть, под собственным весом, опускается вниз к шарнирному оголовку, закрепленному на свайном столбе;
• В процессе опускания бойка находящийся внутри цилиндра воздух сжимается и повышает свою температуру (до 650 градусов);
• Когда ударный боек соприкасается с шарнирным оголовком сваи, внутрь цилиндра форсункой нагнетается топливо, которое смешивается с сжатым воздухом;
• При ударе происходит самовоспламенение топливной смеси, освободившийся в результате детонации газ отталкивает ударный боек в верхнее исходное положение;
• В процессе поднятия скорость движения под весом бойка уменьшается, и ударная часть опускается обратно к шарнирному оголовку, закрепленному на свайном столбе. Процесс повторяется заново до тех пор, пока оператор копра не отключит топливный насос.

Рис. 1.6

Последовательность работы трубчатого молота при забивке свай следующая:

• Поршневая часть стыкуется с кошкой и поднимается в верхнее положение с помощью лебедки копра;
• Выполняется автоматическая расстыковка поршня и кошки и ударная часть опускается по направляющей трубе;
• В процессе падения поршня активируется насос, который нагнетает топливо в специальное углубление, расположенное на верхней стенке корпуса шабота;
• При дальнейшем опускании поршня происходит сжатие воздуха внутри трубы молота;
• Когда поршень ударяет по шаботу топливная смесь детонирует, половина энергии при этом идет на погружение свайного столба, еще часть - на подбрасывание поршня в исходное положение.

Рис. 1.7

Погружение свайного столба выполняется в результате воздействий двух видов энергии - ударной (исходящей от массы бойка) и газодинамической, которая высвобождается в момент детонации топливной смеси.

Наша компания поставит технику на объект

Компания "Богатырь" производит свайные работы в строгом соответствии с требованиями СНиП и другими нормативными документами.

Технология забивки свай полностью расписывается в специально разрабатываемых на время свайных работ, документах: ППР (проект производства работ), технологическая карта , и т.д., в ходе работ ведется сводная ведомость забивки свай. Таким образом, - процесс в полном смысле является производственным и за его строгим исполнением, особенно во время забивки свай, следит лицо, ответственное за проведение свайных работ.

Итак, сваи - конструктивный элемент, передающий нагрузки от здания (сооружения) на грунты, находящиеся значительно ниже условной нулевой отметки. Железобетонные сваи квадратного сечения 300х300мм, 350х350мм, 400х400мм длиной от 3м до 16м и составные длинной до 32м являются оптимальным выбором для строительства на слабых грунтах. В мостовом строительстве применяются центрифугированные (полые) свай диаметром 600мм.

Технология практически не меняется на протяжении уже многих лет, однако в последние годы введены определенные ограничения на применение свайных молотов в условиях городской застройки. В плотно застроенных городских районах используют буронабивные сваи , которые значительно дороже, однако при их устройстве не возникает риск разрушения соседних ветхих зданий. Или выполняют комплекс работ (устройство шпунтового ограждения, предварительный выбор грунта, лидерное бурение) по снижению негативной нагрузки на существующие фундаменты зданий и инженерные сети.

Способы погружения свай в грунт.

До начала погружения свай в грунт выполняют комплекс подготовительных работ в соответствии с проектом производства свайных работ, в состав которого входят:

• доставка и складирование готовых железобетонных свай ,
• доставка и монтаж оборудования для погружения, разработка схемы перемещения сваебойной установки с указанием очередности погружения свай согласно ППР ;
• планировка площадки основания (в весенне-осенний период как правило производят подсыпку из битого кирпича или щебня);
• геодезическая разбивка осей свайных рядов;
• пробная забивка свай для уточнения расчета несущей способности сваи (проведение статических и динамических испытаний).

Последовательность забивки свай устанавливается проектом с учетом свойств грунта, и маневровых особенностей техники.

Геодезическая разбивка, т.е. вынос в натуру точек расположения свай осуществляется нашими специалистами на основании чертежей и полученных от заказчика осей здания. В соответствии с нормативными требованиями, допустимыми отклонениями свай от проектной оси являются значение 0,2d при линейной забивке, либо 0,3d если сваи будут объединяться фундаментной плитой. d - сечение сваи, т.е. при забивке свай 300х300мм под "плиту", допустимым значением отклонения будет 9 сантиметров.

Для погружения свай используются различные методы

• ударный метод - забивка свай молотом
• метод вдавливания
• вибрационный метод - погружение свай при помощи вибрации
• бурение и установка свай в скважину (с применением лидерного бурения)

Ударный метод.

Забивка осуществляется молотами разных типов с ударной частью весом, обычно 1,8 - 12 тонн, смонтированными на тяжелую, как правило гусеничную технику (копры, гусеничные краны, троссовые и гидравлические экскаваторы). Сваи погружают в грунт приложением вертикальной (иногда наклонной) нагрузки.

Базовая машину служит для того, чтобы зацепить сваю, поднять ее и завести в наголовник молота, двигающийся по направляющей мачты. Дальше молот сбросом ударной части забивает сваю в грунт.

Забивку сваи начинают несколькими легкими ударами с последующим увеличением силы ударов до максимальной. При отклонении положения сваи от вертикали более чем на 1 % сваю исправляют подпорами, стягиванием и т.п., или вытягивают и забивают снова. Забивка сваи продолжается до получения заданного проектом отказа - величины погружения сваи от одного удара молотом после окончания забивки. Забивку свай при приближении к проектной величине погружения производят «залогами», т. е. 10 ударами молота подряд. Погружение сваи от одного залога замеряют с точностью до 1 мм. Отказ сваи определяется как частное от деления величины погружения сваи от одного залога на число ударов в залоге.

Метод вдавливания.

Метод вдавливания свай применяется при реконструкции зданий, которые нельзя сносить, так как они представляют собой историческую ценность и охраняются законом.

Наиболее эффективной областью применения технологии вдавливания свай является погружение железобетонных свай и шпунтов вблизи или внутри существующих зданий и сооружений в условиях плотной застройки, вблизи ветхих и аварийных сооружений, в оползневых зонах и в других местах, где нельзя погружать сваи ударным методом или вибропогружением из-за недопустимости динамических, вибрационных и шумовых воздействий. Оборудование для вдавливания свай достаточно громоздко, производительность оставляет желать лучшего, однако иногда этот безударный метод просто незаменим. Наибольшее применение получили шагающие сваевдавливающие установки Sunward.

Вибрационный метод - погружение свай (шпунта) при помощи вибрации.

Метод вибропогружения эффективен при погружении свай в водонасыщенные песчаные и малосвязные грунты. При этом происходит разжижение песчаного грунта и резко уменьшаются силы трения по боковой поверхности. После прекращения вибрации эти силы трения восстанавливаются.

Вибропогружатель - возбудитель колебаний вдоль оси сваи. Устройство с вращателем и пригрузом со смещенным центром тяжести с приводом от электродвигателя, либо гидростанции подвешивается на оголовке сваи. За счет значительного веса вибропогружателя и колебаний, свая (шпунт) погружается в грунт. Вибропогражатели, в отличие от молотов, имеют определенные ограничения по типам грунтов, в которых можно работать. Также, при вибропогружении часто применяют лидерное бурение.

Технология забивки свай с применением лидерного бурения

Лидерное бурение - бурение, выполняемое перед погружением сваи. Целей у лидерного бурение может быть несколько: снижение динамической нагрузки, передаваемой при забивке сваи на близлежащие строения, снижение шума от работы дизель-молота, увеличение длины используемой сваи (при погружении в плотные грунты). Также лидерное бурение применяется в случае наличия в геологическом разрезе песчаной прослойки более 2 метров. Решение об устройстве лидерных скважин принимается проектировщиком на основании отчета об инженерно-геологических изысканиях.

Диаметр шнека при лидерном бурении под сваи 300х300 принимается 200мм-250мм в зависимости от категории грунтов. Глубина бурения, обычно, на 0,5 метра меньше глубины погружения сваи. Также, например, для забивки 10-метровой сваи, при залегании метровой песчаной прослойки на глубине 5 метров, может быть назначено лидерное бурение на глубину 6-6,5 метров для снижения негативного эффекта песка при погружении свай.

При лидерном бурении, грунт, выбираемый шнеками из скважины увеличивает высотную отметку поверхности земли (котлована) на 10 и более сантиметров (в зависимости от глубины и диаметра бурения. Необходимо грамотно подходить к производству работ по бурению т.к. при забивке сваи , скважина, находящаяся в непосредственной близости часто осыпается из-за динамических нагрузок при работе молота. Для устройства лидерных скважин при проведении свайных работ, нашей компанией используется установки ПБУ-2-317, ЛБУ-50, УРБ-2А2.

Машины и оборудование для погружения забивных свай

Используется дизель-молоты на базе полноповоротных экскаваторов серии ЭО. Экскаваторы на гусеничном ходу и служат, по большому счету, для перемещения сваебойного оборудования. Сваебойным оборудованием является мачта и непосредственно сам молот. Молот перемещается по направляющим на мачте.

Но наиболее эффективны копры с гидромолотом такие как: Junttan PM20, Junttan PM22, Junttan PM25, Hitachi KH-150-3 , Hitachi KH-180-2, Nippon-Sharyo DH, Banut, PVE, Liebherr.

В случае необходимости молот может быть заменен на буровое оборудование для производства лидерного бурения. При перебазировке с объекта на объект, с базовой машины снимается молот и мачта (состоящая из 2-3 частей). Учитывая негабаритные размеры и вес копра, его перебазировка осуществляется по специальному разрешению ГИБДД с сопровождением.

Молоты для забивки .

Молот состоит из ударной части, перемещающейся вдоль направляющих, шабота (неподвижной части) и наголовника. По типу действия различают дизель-молоты и гидромолоты.

На фотографии представлены очень распространенные штанговые дизель-молоты и отечественные гидромолоты "Ропот". Между ударной и неподвижной находится обычный цилиндр дизельного двигателя. Принцип работы также очень похож на обыкновенный дизельный двигатель. Ударная часть поднимается тросом, в этот момент открывается подача топлива, затем молот сбрасывается и в цилиндре происходит взрыв т.к. как известно, воспламенение дизельного топлива происходит от сжатия. За счет энергии удара молота и взрыва в цилиндре, свая погружается, а ударная часть молота подбрасывается вверх и снова падает. Так происходит пока не прекращается подача топлива.

Гидромолот отличается механизмом привода. Вместо цилиндра ДВС, ударная часть приводится в движение гидравликой. Причем при помощи гидравлики, ударная часть не только поднимается, но и опускается, т.е. не сбрасывается. За счет этого есть возможность регулировки высоты подъема. Если дизель-молот бьет с практически одинаковой частотой, гидромолот может бить как с максимальной силой, так и маленькими частыми ударами, что очень удобно при работе на песчаных грунтах. Вест ударной части гидромолотов составляет 3-12, в отличие от дизель-молотов, у которых ударная часть весит 1,8-3 тонны. Хотя существую импортные дизель-молоты с ударной частью 10, 14, 16 тонн.

Экологические и внешние преимущества при работе с гидромолотом:

• Надежность, безотказность, простота эксплуатации, всесезонность, всепогодность.
• Регулирование энергии ударов.
• Минимальное сейсмическое воздействие на грунт, позволяющее производить сваебойные работы в плотной городской застройке без опасности для близкорасположенных зданий.
• Производительность в 2 раза выше аналогичных устройств забивки свай свободного падения.
• Пониженный шум.
• Отсутствие выхлопных газов, экологическая чистота.
• Пониженная вибрация.

При забивке железобетонных и стальных свай обязательно применяют наголовники, предохраняющие головку сваи от повреждения при ударе по ней молотом сваебойной установки. При забивке деревянных свай голову сваи предохраняют от размочаливания бугелем, преставляющим собой цилиндрическое кольцо из полосовой стали, надеваемое на голову сваи. Нижний конец деревянной сваи заостряют в виде четырехгранной или трехгранной пирамиды. При наличии в грунте твердых включений на острие сваи надевают металлический башмак, защищающий острие от размочаливания. Деревянные сван применяют при условии заложения головы сваи ниже уровня грунтовых вод.

Для того, чтобы мощные удары не разбили голову сваи, в наголовник молота вставляют деревянную прокладку, выполняющую функцию амортизатора.

ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ ПРОИЗВОДСТВЕ СВАЙНЫХ РАБОТ

Установка сваебойного оборудования и свай должна быть выполнена без перерыва до полного закрепления их на месте.

В процессе забивки свай необходимо постоянно наблюдать за состоянием сваебойной установки, в случае ее неисправности, работы должны быть немедленно прекращены.

Подтаскивают сваи к копру только через отводной блок, закрепленный у основания копра и по прямой линии в пределах видимости для моториста лебедки.

К работам по забивке свай допускаются лица, знающие правила обращения с оборудованием и механизмами и сдавшие специальный технический минимум. При. кратковременной остановке молот должен быть прикреплен к копру, а подъемный канат - ослаблен. При длительных остановках молот опускают в нижнее положение и закрепляют его.

Каждый копер оборудуют звуковой сигнализацией. Перед пуском в действие свайного молота подается звуковой сигнал.

Передвижка сваебойной установки со стоянки на стоянку осуществляется только по команде бригадира и под его наблюдением.

В зимнее время рабочие площадки должны быть очищены от снега и льда и посыпаны песком.

Контроль качества при погружении (забивке) свай

Контроль качества работ по устройству свайного фундамента ведется пооперационно с оформлением актов подготовки котлована, подъездных путей, геодезической разбивки, погружения свай, устройства ростверка.

Данные о погружении свай необходимо записывать в «Журнал забивки свай». Основным требованием к качеству погружения сваи является достижение ею заданной несущей способности. Допустимая нагрузка на сваю зависит от глубины, точности и технологии ее погружения, а также от грунтовых условий. Наиболее достоверное значение несущей способности свай дает (опытная забивка свай, пробная забивка свай) их статическое испытание, однако оно трудоемко и длительно. Поэтому в процессе производства работ применяется менее точный, но простой и удобный в исполнении динамический метод испытания свай, сущность которого основана на корреляции зависимости сопротивления сваи и отказа.

Отказом сваи называется глубина погружения сваи в грунт от одного удара молота, определяемая как среднее арифметическое значение величины глубины погружения сваи от определенного числа ударов (залога). Число ударов в залоге для молотов подвесных и одиночного действия принимают равным 10 (для молотов двойного действия и вибропогружателей принимают число ударов или работу механизма в течение 2 мин). Этот фактический отказ сравнивается с расчетным (проектным), который устанавливают проектировщики исходя из инженерно-геологических условий, с целью контроля несущей способности сваи. Отказ замеряется в конце погружения сваи с точностью до 1 мм не менее чем от трех последовательных залогов. Свая, не давшая расчетного (проектного) отказа, должна быть подвергнута контрольной добивке после отдыха и засасывания ее в грунте в течение 6 суток - для глинистых и разнородных грунтов, 10 суток для водона-сыщенных мелких и пылеватых песков. 20 суток для мягко-и текучепластичных глинистых грунтов. Сваи, давшие ложный отказ, или сваи, не забитые на 10 - 15 % длины, следует подвергнуть обследованию с целью устранения причин, затрудняющих забивку. В случае; если отказ при контрольной добивке превышает расчетный, проектная организация должна провести контрольные испытания свай статической нагрузкой и откорректировать проект свайного фундамента или его часть.

Погружение свай может производиться как до проектного отказа, так и до проектной отметки (устанавливается проектом). Последнее возможно только в тех случаях, когда под острием сваи залегают слабые грунты и несущая способность сваи не превышает 200 кН.

Свайные молоты применяют механические (подвесные), паровоздушные и дизельные.

Механические молоты , которыми сваи забивают за счет энергии свободного их падения, имеют небольшую производительность. Их применяют редко и для погружения свай небольших размеров.

Паровоздушные молоты широко используют для забивки железобетонных и стальных свай, в том числе для забивки тяжелых свай в плотные связные грунты. Работают такие молоты при помощи пара или сжатого воздуха; по своей конструкции и принципу действия их подразделяют на молоты одиночного и двойного действия.

Молоты одиночного действия бывают с ручным, с полуавтоматическим и с автоматическим управлением.

Молоты с ручным управлением просты и надежны в работе, но имеют малую частоту ударов (до 25 в мин). Вес ударной части в молотах одиночного действия достигает 8000 кг.

Молоты двойного действия более производительны и работают автоматически, но имеют меньший вес ударной части, что ограничивает их применение для забивки тяжелых свай. Существуют паровоздушные молоты двойного действия, приспособленные для работы под водой.

В зимних условиях в паровоздушных молотах лучше применять не сжатый воздух, а пар, так как при пневматическом способе в механизмах конденсируется и замерзает вода.

Дизель-молоты находят широкое применение главным образом для забивки относительно небольших свай и подразделяются на штанговые, трубчатые и с воздушным буфером. В штанговых молотах ударной частью служит цилиндр, а в трубчатых - поршень. Вес ударной части от 400 до 2500 кг.

К недостаткам дизель-молотов относятся:

Низкий коэффициент полезного действия - до 60% кинетической энергии тратится на сжатие воздуха вцилиндре;

Неполноценность работы в начальный период и при слабых грунтах - при небольшом сопротивлении погружению не происходит достаточного сжатия горючей смеси и поэтому прекращается работа молота;

Неполноценна работа при низких температурах воздуха.

Общая организация свайных работ на мостостроительном объекте зависит от выбора механизмов для погружения свай. Выбор сваебойных агрегатов, в том числе свайных молотов, зависит от свойств грунтов, а также от веса сваи, ее конструкции, требуемой глубины погружения и несущей способности.

Вес ударной части молота одиночного действия (включая дизель-молот) должен быть больше веса сваи при ее длине более 12 м. При длине сваи менее 12 м вес ударной части молота должен превосходить вес сваи более чем в 1,25 раза - при погружении в грунты средней плотности.

В различных грунтовых условиях эффект погружения свай может зависеть как от энергии удара молота, так и от частоты его ударов. Только при оптимальном соотношении всех параметров сваебойного агрегата, соответствующем конкретным грунтовым условиям, можно успешно погружать сваи в грунт.

Погружение сваи молотами в песчаные грунты, полностью насыщенные водой, в некоторых случаях оказывается затруднительным. Увеличение веса ударной части молота не дает при этом эффекта. Интенсивнее вытесняется вода и, следовательно, увеличивается скорость погружения сваи также подмыв грунта, при котором возникает поток воды вдоль стен свай, уменьшается трение и открывается путь для выхода свободной воды из пор грунта. При водонасыщенных песчаных грунтах предпочтительнее вибропогружение свай и забивка молотами с большой частотой ударов и с применением подмыва.

При погружении свай в глинистые грунты происходит их уплотнение, нарушаются структурные связи и как следствие часть связной воды переходит в свободную, т.е. грунт разжижается (явление тиксотропин). Это явление облегчает погружение свай, причем происходит оно интенсивнее при относительно большей частоте ударов молота. Кроме того, возможность успешного погружения свай в глинистые грунты зависит от многих

других причин и главным образом от консистенции и влажности грунта. Большие силы сцепления глинистых грунтов со сваей резко снижают эффект погружения; в водонасыщенных глинистых грунтах погружение затруднено даже при небольшой их плотности; в плотных глинистых грунтах сопротивление погружению возрастает. Подмыв свай в глинистых грунтах редко дает положительные результаты. В плотные глинистые

грунты сваи лучше погружать свайными молотами с большим весом ударной части – паровоздушными молотами одиночного действия. Для облегчения погружения в глину трубчатых свай их иногда погружают с открытым концом и с извлечением грунта из их полости.

В супеси или в слабые суглинки сваи можно успешно погружать свайными молотами с применением в необходимых случаях подмыва.

Сваи необходимо забивать в грунт до тех пор, пока величина погружения от одного удара не достигнет расчетного значения, называемого отказом (среднее арифметическое значение осадки от нескольких ударов).

Расчетный отказ косвенно характеризует несущую способность сваи по грунту, т.е. является динамическим эквивалентом предельной статической нагрузки на сваю. Первоначальный отказ, полученный после завершения забивки сваи, обычно не является истинным, так как после некоторого перерыва величина отказа изменяется. В маловлажных песчаных грунтах отказ возрастает (сопротивление уменьшается), а в глинистых грунтах уменьшается.

Производительность свайных работ зависит как от правильного выбора сваебойного агрегата, так и от вспомогательных операций по забивке, которые занимают до 80% времени. Для свайных работ применяют копры или краны. Стреловые и портальные краны снабжают направляющими стрелами и другим вспомогательным оборудованием. Для направления свай при погружении, особенно для направления наклонных свай, применяют также направляющие приспособления в виде каркасов из инвентарных элементов УИКМ или переносных устройств, устанавливаемых на распорных креплениях котлованов.

Копры и краны, применяемые для забивки свай, должны обладать маневренностью и позволять быстро перемещать их, а также проводить все вспомогательные работы. Копры должны быть легкими, достаточно жесткими, просты в сборке и по возможности универсальны. Размеры копра и его конструкцию подбирают в зависимости от размеров свай, условий их погружения, а также от применяемого сваебойного агрегата. Если копры предназначены для забивки относительно коротких и легких свай или шпунта, то их можно изготовлять на строительстве. Деревянные сборно-разборные копры можно изготовлять высотой до 15 м; находят применение деревянные копры с двумя стрелами, позволяющими забивать одновременно по две сваи. Чаще применяют металлические инвентарные копры. Среди них копры для дизель-молотов, выполненные из различных прокатных профилей и труб и снабженные колесами для передвижения по рельсам. Для забивки тяжелых длинных свай, в том числе и наклонных, применяют универсальные копры, перемещаемые по рельсам. Таким копрам можно придавать наклон в пределах до 5:1 с помощью длинных винтов, установленных между вышкой и платформой. Большинство универсальных копров полноповоротные в горизонтальной плоскости, а на платформе обычно размещены паровой котел, лебедка и механизмы поворота. При перестановке тележки и установке на рельсы другого направления станину копра поднимают домкратами, укрепленными под платформой. На местности, покрытой водой, сваи целесообразно забивать с помощью плавучих копров, которые располагают на плашкоутах из металлических понтонов (обычно на инвентарных понтонах КС) и закрепляют якорями.

Наряду с копрами в мостостроении для забивки свай широко используют различные краны: стреловые стационарные деррик-краны, стреловые на гусеничном или автомобильном ходу и портальные. На местности, покрытой водой, для этой цели применимы плавучие краны.

Применение крана для забивки свай особенно целесообразно, если его используют на всех работах по сооружению опоры, т.е. для забивки шпунта, извлечения грунта и бетонирования тела опоры, и, кроме того, для монтажа пролетных строений. Так универсальные краны, имеющие сменное оборудование, позволяют забивать шпунт и сваи, разрабатывать и извлекать грунт из котлованов или опускных колодцев, подавать бетонную смесь, поднимать скользящую опалубку или подавать под сборку опалубочные щиты, собирать опоры из блоков, монтировать сборные металлические и железобетонные пролетные строения и т.д.

Краны, используемые для забивки свай, снабжают направляющими стрелами. Находят применение короткие направляющие, подвешенные к крану, которые по мере забивки сваи периодически опускают с таким расчетом, чтобы молот при работе не выходил за их пределы. Чаще применяют длинные направляющие, подвешенные к стреле крана, в нижней части жестко присоединенные к корпусу крана при помощи соединения, позволяющего изменять наклон направляющей и вылет стрелы крана.

В тех случаях, когда проектные отметки голов свай находятся ниже уровня воды, применяют свайные молоты, способные работать под водой, или используют так называемые “подбабки”, устанавливаемые между концом сваи и молотом. Подбабки представляют собой отрезки свай или соответствующие инвентарные конструкции.

Последовательность погружения свай зависит от формы фундамента, свойств грунта. количества свай и применяемого оборудования. При небольшом количестве рядов сваи забивают последовательно по рядам, начиная от крайнего. В многорядных фундаментах применяют спиральную последовательность, начиная от центральных свай во избежание переуплотнения грунта, препятствующего погружению последующих свай.

Забивные сваи погружают в грунт ударами, вибрацией, вдавливанием и комбинацией этих способов.

На строительной площадке места складирования свай должны быть расположены ближе к путям движения копров, чтобы подъем свай можно было выполнять копром без крана. Передвижение копров должно быть по возможности прямолинейным с минимальным числом поворотов.

Наибольшее распространение получил ударный метод погружения свай. По этому методу для погружения свай используются различные молоты - механические, паровоздушные и дизель-молоты, которые монтируются на копрах или мобильных копровых установках.

Процесс погружения сваи состоит из следующих операций: перемещения сваебойной установки к месту погружения сваи, подтаскивания, подъема, выверки и установки сваи, а затем забивки до проектной отметки или заданного отказа.

При больших объемах свайных работ и применении свай длиной более 12 м используют универсальные копры башенного типа, установленные на платформах-тележках, передвигаемых по рельсам. Такие копры имеют большую грузоподъемность и значительную собственную массу.

Наибольшее, распространение получили в промышленном и гражданском строительстве самоходные сваебойные установки на базе кранов, экскаваторов, тракторов и автомобилей.

Такие установки имеют большую маневренность и применяются для погружения свай длиной 3-10 м. Сваебойные установки позволяют подтаскивать и поднимать сваю, заводить голову сваи в наголовник.

Эффективность забивки сваи за-висит от правильного выбора свайного молота, а именно от правильного определения соотношения его массы и массы сваи. При этом также учитывается вид грунта, в который погружается свая. Масса ударной части свободно падающего молота при забивке сваи длиной 12 м в плотные грунты должна равняться 1,5 массы сваи с наголовником, а при забивке в грунты средней плотности 1,25 этой массы.

Паровоздушные молоты бывают одиночного и двойного действия.

В молотах простого действия энергию привода (пар или сжатый воздух) используют только для подъема ударной части, а падение его совершается под действием собственной массы. В молотах двойного действия энергия привода идет и на движение ударной части вниз, увеличивая ее скорость и, следовательно, силу уда: ра. Молоты одиночного действия имеют массу ударной части 1,25-6 т, число ударов не превышает 30 ударов в минуту. У большинства паровоздушных молотов двойного действия ударной частью является поршень. Число ударов молота в 1 мин может быть более 200 и его можно регулировать автоматически. С помощью молотов двойного действия сваи забивают в вертикальном и наклонном положении.

Дизель-молоты бывают трубчатые и штанговые . Ударная часть штанговых молотов представляет собой подвижный цилиндр, открытый снизу и перемещающийся в направляющих штангах. При падении цилиндра на неподвижный поршень в камере сгорания воспламеняется смесь воздуха и топлива. Энергия, образующаяся в результате сгорания смеси, подбрасывает цилиндр вверх, после чего происходит новый удар и цикл повторяется. Топливо поступает в форсунку камеры сгорания по трубке, проходящей в блоке поршня, с помощью насоса высокого давления, который приводится в действие подвижным цилиндром.

У трубчатых дизель-молотов неподвижный цилиндр, имеющий набот, является направляющей конструкцией. Ударной частью молота является подвижный поршень с головкой. Распыление топлива и воспламенение смеси происходит при ударе головки поршня по поверхности сферической впадины цилиндра, куда подается топливо насосом низкого давления.

Число ударов в 1 мин у штанговых дизель-молотов 50-60, у трубчатых 47-55.

Трубчатые дизель-молоты по сравнению со штанговыми, при одинаковой массе ударной части обладают значительно большей (в 2-3 раза) энергией удара. Для забивки свай длиной 8-10 м рекомендуется принимать следующее отношение массы ударной части молота к массе сваи: при штанговых - 1,25: при трубчатых дизель-молотах 0,5-0,7.

Зимой штанговые дизель-молоты можно запускать при температуре -30 °С, а для запуска трубчатых дизель-молотов уже при температуре до -20°С необходимо применять специальные присадки к топливу и предварительно подогревать молот в течение 20-30 мин. Штанговые молоты в зимних условиях работают более устойчиво.

Наголовники позволяют закрепить сваю в направляющих сваебойной установки и предохранить головы свай от разрушения при ударах молота. При забивке свай подвесными и паровоздушными молотами применяют металлические литые и сварные наголовники с амортизационными прокладками из древесины твердых пород или полимерных материалов. Наголовник подвешивают к молоту за ушки и вместе с ним поднимают и опускают на сваю. Для дизель-молотов применяют наголовники с поворотной рамкой, которые позволяют при опущенном молоте заводить во внутреннюю полость головку сваи, лежащей на грунте. После перемещения копра на требуемую позицию его центрируют по оси забиваемой сваи. Выверяют вертикальность стрел в двух плоскостях, а для забивки наклонных свай устанавливают заданные углы наклона стрел. После этого копер закрепляют натяжными скобами или аутригерами, поднимают молот и закрепляют в верхнем положении. С помощью каната и выносных блоков подтягивают сваю, поднимают и устанавливают ее на место погружения. Верхним концом сваю подводят под наголовник и опускают молот.

После установки сваи на грунт и ее выверки молот медленно опускают на наголовник и под действием массы молота заостренный конец сваи вдавливается в грунт. Для обеспечения правильного направления сваи, первые удары выполняют с небольшой высоты (не более 0,4-0,5 м). При использовании дизель-молотов замеряют время работы молота на каждый метр погружения сваи и число ударов в 1 мин. Важно в начале погружения сваи следить за правильностью погружения сваи в плане- и по вертикали или по заданному углу наклона. Наклонные сваи забивают сваебойными установками, направляющие мачты которых могут быть установлены с уклоном. Мачту устанавливают по указателю наклона, который имеет шкалу с делениями.

В конце забивки с помощью механических и паровоздушных молотов одиночного действия, когда свая погружена приблизительно до проектной отметки или до проектного отказа, забивку производят «залогами» по 10 ударов в каждом. При забивке свай молотами двойного действия и дизель-молотами считать удары затруднительно, поэтому замеряют величину погружения за 1 мин.

При использовании самоходных сваебойных установок продолжительность основных операций (забивка свай) составляет всего 40 % времени, а остальное время расходуется на вспомогательные операции. При применении несамоходных копров и выполнении свайных работ в зимнее время вспомогательные операции занимают 70-80 % общего времени, расходуемого на погружение сваи. Таким образом, механизация вспомогательных операций имеет важное значение для повышения производительности труда.

При вибрационном методе сваю погружают с помощью вибрационных машин, динамическое воздействие от которых позволяет преодолевать сопротивление грунта по боковой поверхности и под острием сваи.

В качестве вибрационных машин используют вибропогружатели, которые подвешивают к мачте сваепогружающей установки и соединяют наголовником со сваей.

Амплитуда колебаний и масса вибросистемы (вибропогружатель, наголовник и свая) должны обеспечить разрушение структуры грунта с необратимыми деформациями.

Вибропогружатели разделяются на высокочастотные (700--1500 мин-1) и низкочастотные (300-500 мин-1).

Высокочастотное предназначены для погружения легких свай в грунты, не оказывающие большого сопротивления, например, в водонасыщенные песчаные и слабые пластичные пылевато-глинистые грунты.

Низкочастотные погружатели применяются при погружении тяжелых железобетонных свай и оболочек диаметром более 1000 мм. Выбор вибропогружателей следует производить исходя из несущей способности сваи и грунтовых условий.

Для низкочастотных вибропогру.-, жателей необходимую вынуждающую силу, кН, определяют по формуле

Вибропогруженин свай в начале должно производиться при небольшой скорости опускания вибропогружателя, без слабины каната, но и без Сильной натяжки. Этим предупреждают возможность отклонения сваи в начальный период погружения.

Вибрационный метод наиболее эффективен при погружении свай в несвязные грунты. Для погружения свай в маловлажные плотные пыле-вато-глинистые грунты необходимо устраивать лидирующие скважины с помощью буровых механизмов. Более универсальным является виброударный метод погружения свай вибромолотами, которые по виду привода разделяются на электрические, пневматические, гидравлические и вибромолоты с двигателями внутреннего сгорания .

Наиболее распространенные пружинные вибромолоты работают следующим образом. При вращении дебалансов в противоположных направлениях вибровозбудитель совершает периодические колебания. Когда зазор между ударником вибровозбудителя и наковальней наголовника меньше амплитуды колебания вибровозбудителя, ударник периодически ударяет по наковальне наголовника сваи. Для более эффективного погружения сваи масса ударной части вибромолота должна быть не менее 50 % массы сваи и составлять 650- 1350 кг.

Статическое вдавливание свай осуществляется путем передачи на сваю повышенной массы, а при вибрационном вдавливании одновременно с действием вибрации. Для погружения свай методом статического вдавливания используют установки, состоящие из двух тракторов, направляющей рамы и опорной плиты.

Процесс вдавливания свай заключается в следующем. Трактор с мачтой устанавливают над местом погружения свай и с помощью лебедки на поверхность земли опускают опорную плиту, на которую затем устанавливают пригрузочный трактор. Предварительно лебедкой сваю помещают в проем мачты трактора, находящегося на грунте. Усилия от лебедки передают на наголовник и он начинает перемещаться по направляющим, вдавливая сваю в грунт.

Установка развивает вдавливающее усилие до 350 кН и может погрузить за смену 10-15 свай длиной до 6 м. Точность погружения свай обеспечивается устройством лидирующих скважин. Недостатками этого метода являются низкая производительность, громоздкость оборудования, что снижает маневренность, и небольшая глубина погружения свай.

Более эффективным является вдавливание свай с помощью вибровдав-ливающих установок, когда свая погружается от комбинированных воздействий вибрации и статической нагрузки. На задней раме вибровдав-ливающей установки расположен электрогенератор, работающий от двигателя трактора, и двухбарабанная лебедка. На передней раме находится направляющая стрела с вибропогружателем и блоки, через которые проходит вдавливающий канат от лебедки. После установки сваи и включения вибропогружателя свая погружается в грунт за счет воздействия вибрации, а также за счет собственной массы, массы вибропогружателя и части массы трактора, передаваемой вдавливающим канатом через вибропогружатель на сваю.

Вибрация создается низкочастотным погружателем с подрессоренной плитой.

Для снижения сопротивления в плотных грунтах сваи погружают с применением подмыва. Воду подают под давлением не менее 0,5 МПа по трубкам диаметром 38-62 мм, укрепленным на свае. Расположение трубок может быть боковым и центральным, когда один одноструйный или многоструйный наконечник размещен по центру погружаемой сваи. При боковом подмыве создаются более благоприятные условия для снижения сил трения по боковой поверхности сваи. В результате подмыва свая погружается под действием собственной массы и массы установленного на ней молота или вибропогружателя. Если сама свая не погружается, ее, не прекращая подмыва, забивают легкими ударами молота или вибрированием. При подмыве нарушается сцепление грунта под острием и по боковой поверхности сваи, что снижает ее несущую способность. Поэтому на последние 1-2 м сваю погружают без подмыва. Дополнительные операции по погружению свай с подмывом приводят к увеличению трудоемкости и стоимости работ, в связи с чем этим методом пользуются довольно редко, главным образом при погружении тяжелых свай длиной более 8 м и оболочек.

При погружении составных свай требуется стыковать сваи в процессе погружения.

В нашей стране разработаны новые конструкции забивных свай, которые находят применение в некоторых грунтовых условиях.

В слабых грунтах применяются булавовидные сваи. Такие сваи были применены на строительстве трассы гидрозолоудаления Красноградской ТЭЦ на заболоченной территории в качестве фундаментов под опоры трубопроводов.

Самораскрывающиеся козловые сваи представляют собой не связанные друг с другом элементы, имеющие скосы нижних концов. Для. погружения таких свай в грунт сваи располагают друг с другом скосами внутрь. По мере погружения свай их нижние концы расходятся вследствие воздействия на скосы, а также на боковые внутренние поверхности раздвигающихся свай реактивных сил грунта.

Характер работы самораскрывающихся свай при внедрении в грунт существенно отличается от работы обычных наклонных свай, так как при погружении каждая ветвь сваи совершает сложное движение, перемещаясь поступательно вниз и поворачиваясь относительно шарнира наголовника.

В плотных песчаных и пылевато-глинистых грунтах с показателем текучести /L<;0,1 не рекомендуется применять самораскрывающиеся сваи из-за больших изгибающих моментов, возникающих при погружении таких свай в грунт.

При погружении свай в сезонно промерзающие грунты приходится выполнять дополнительные операции, обеспечивающие погружение свай на проектную отметку. Если глубина промерзания не превышает 0,5-0,7 м, то при использовании мощных молотов удается пробить сваи через мерзлый слой грунта. Иногда для предотвращения промерзания заблаговременно утепляют места забивки свай опилками, соломой. Если предотвратить промерзание не удалось, то мерзлый слой разбуривают лидирующими скважинами, разрушают виброударными установками или разрушают другими механическими способами, а также производят оттаивание мерзлого грунта. Грунт отогревают огневым способом с помощью термобуров с реактивными горелками или термохимическим. Применяют также глубинный электропрогрев грунта. Иногда используют тепловые электронагреватели (ТЭНы).

места складирования свай должны располагаться ближе к путям движения копров, чтобы захват и подъем сваи можно было выполнять с копров;

перемещение копров должно быть по возможности прямолинейным с минимальным числом поворотов и минимальными холостыми проходами;

по возможности транспортные средства внутри стройплощадки должны двигаться по кольцевой схеме.

В состав ППР свайных работ должны входить следующие материалы: характеристики свайных фундаментов, их объем и схема расположения свай на свайном поле, технологические расчеты, технологические карты, содержание схемы производства работ, графики или циклограммы работ.

Порядок погружения свай определяется ППР и, как правило, зависит от применяемого оборудования для погружения свай и проектного расположения свай.

При прямолинейном расположении свай отдельными рядами или в кустах наибольшее распространение получила рядовая система погружения свай. Спиральная система предусматривает погружение свай концентрическими рядами от краев к центру свайного поля. При сложном расположении свай и больших расстояниях между ними порядок погружения определяется соображениями эффективного использования оборудования. При выборе порядка погружения свай необходимо учитывать возможность сокращения продолжительности операций по подтаскиванию свай.

На выбор метода погружения свай оказывают влияние следующие факторы: физико-механические свойства грунта, вид применяемых свай, глубина погружения, стесненность строительной площадки, конструктивные особенности и производительность применяемого оборудования, а также объем свайных работ. Масса, длина и конструкция сваи оказывают существенное влияние на выбор сваепо-грузочного оборудования.

Сваепогружающие установки должны иметь небольшую массу, максимальную маневренность, простоту монтажа, демонтажа и обслуживания в эксплуатации.