Работа со сваями при наличии особого условия
Свая трубчатой конструкции
Высотное гражданское и большепролетное промышленное здание требует устройства свайного фундамента с опорной нагрузкой около 500-1000 тонн. Иногда нагрузка может быть больше. Фундаментная основа с использованием свай трубчатой конструкции является экономичным решением.
Эксплуатационные опыты использования трубчатых свай подтверждают надежную систему такой фундаментной опоры, а также малую величину осадки. Трубчатая свая может иметь различный тип конструкционных особенностей.
Свая трубчатой конструкции с диаметральным сечением до 40 сантиметров и нижней частью закрытого типа изготовляется с помощью центрофугировочного процесса. Технологический процесс по погружению подобен забивным технологиям полнотелой прямоугольной сваи. Трубные полости заполняются бетонной смесью или насыпкой песка.
Несущая свайная способность в таком случает рассчитывается по обычным условиям для забивной сваи.
Технологию для срубки свай требуется выбирать по наличию возможностей использования нужного оборудования. Срубка оголовков свай по цене различается из-за местных условий стройплощадки и выполняемого плана рабочего процесса.
Свая трубчатой конструкции с открытым нижним концом погружаются без грунтовых выемок в трубной полости и имеют ножевое устройство кессонного типа. Такая свая имеет диаметр от 30 сантиметров до 2 метров и изготавливается центрофугированным способом. Применение сваи возможно в строительном процессе промышленного и гражданского типа. Работа такой сваи происходит совместным способом с забивным ядерным грунтом.
Есть тип трубчатой сваи открытого низа с присутствием кессонного ножа, но забивные работы с ней уже проводят с грунтовыми выемками из трубных полостей. Такая свая имеет диаметральное сечение от 80 сантиметров и погружается вибрационным способом, с заполнением трубной полости бетонной смесью. Применение такой сваи имеет место при строительных работах на промышленных или гидротехнических объектах, когда возможна увеличенная опорная нагрузка. Например, при мостовых конструкциях.
С середины прошлого века массовым стало использование фундаментных опор крупнопанельных зданий с железобетонными трубчатыми сваями без грунтовых полостных выемок. Стройплощадка, с применением трубчатой сваи такого типа, должна иметь слабый грунт. При таком условии грунта острие сваи достигает слоя с большей плотностью, чем у верхнего. Анализационная работа показывает, что применение в таких условиях полнотелой квадратной свайной конструкции увеличивает экономическую цену фундамента почти на 30 процентов по отношению к использованию трубчатой сваи.
При этом трубчатая свая должна применяться типовой железобетонной трубчатой конструкции с диаметральным сечением наружного типа в 66 и 76 сантиметров, и размером стен в 7-8 сантиметров без присутствия металлического пояса на торцевой плоскости. Свая, которая погружена более чем на 6 метров, соединяется железобетонным элементом.
Такой тип трубчатой сваи погружается с помощью стандартного копра с штанговым дизельным молотом различных модификаций. Погружение сваи при разрезании грунтовых слоев слабого типа происходит с повышенной интенсивностью, пока не будет достигнута свайным нижним концом плотная грунтовая консистенция. Тогда в трубных полостях образуются грунтовые пробки, скоростное прохождение снижается вплоть до расчетного тказа и достижении проектной глубины.
При строительстве должна быть проведена оценочная качественная работа в каждой секции будущего объекта в виде статических испытаний нескольких свай контрольного типа. Это позволяет определить несущую свайную способность и осадочную глубину от расчетной нагрузки. Прием строительства фундаментной основы исходит из полученных результатов статического тестирования свай на каждом участке. Должна быть достигнута расчетная нагрузка, а разница осадочных неравномерностей должна находиться в допустимом проектном пределе.
Например, здания, возводимые в Санкт-Петербурге с использованием сваи трубчатого типа, имеют осадочный абсолют в 15 сантиметров, что входит в проектный предел. Это позволяет фундаментной основе быть надежной для верхней конструкции.
Именно практическое применение трубчатой сваи с открытой нижней частью без грунтовых выемок показывает, что целесообразно использование такой сваи в слабом грунте, где по достижению сваей нужного грунтового слоя образуется плотное грунтовое ядро.
Технологию срубки свай очень важно регламентировать по требованию к точности и качеству работы.
Условием образований грунтовых ядер в нижних полостях свай трубчатого типа является попадание песчаного грунта в полости при забивной работе и под действием динамики и увеличении силы трения внутри полостей уплотнение этого грунта до движения грунтовых частиц в отношении друг друга, а не полостных стенок. Это позволяет образовываться в трубных полостях грунтовым ядрам, из-за заклинивания грунтовых частиц.
Появление такого типа ядер заставляет вести расчет сопротивляемости по полным сечениям трубчатых свай, а это создает экономический плюс при бетонных расходах и делает возможным повышение расчетных свайных нагрузок.
При грунтовых условиях с наличием мягкой пластичности или глинистой пластичности, а также влажного мелкого или среднего песка образование в трубчатой полостной системе грунтового ядра практически невозможно. По этой причине фундаментная основа в условии таких грунтов требует в использование другие типы свай.
Опытное строительство с использованием в основе фундамента трубчатой сваи без грунтовых полостных выемок показывает, что при увеличении глубин погружений в несущие грунтовые слои формируется грунтовая пробка, повышающая свайные несущие способности. При увеличении глубин забивки свай несущие способности увеличиваются совокупно с плотностью ядер, но для работы по погружению свайных конструкций для усиления нагрузочных несущих способностей требуется молот с увеличенным массовым значением.
Научный исследовательский институт для работы с повышенными расчетными нагрузками трубчатых свай разработал торцевые металлические обоймы.
Трубчатая свая с большим диаметральным сечением погружается с помощью вибропогружающего устройства. Свая устанавливается в кондуктор специального типа, что позволяет иметь жесткое крепление к базовой опоре, плавучему средству или к якорной системе, которую устанавливают для кондукторных креплений.
Вибропогружающее устройство устанавливается на спецнаголовники, закрепленные на оболочной свае или используется другое аналогичное приспособление для достижения жесткого крепления устройства на оболочке.
При строительной работе на гидротехническом объекте или при мостовой строительном процессе применяется свая трубчатой конструкции с ножом кессонного типа и диаметральным сечением больше метра, ствольная полость такой сваи после завершения забивочной работы заполняется бетонной смесью или супесью.
Грунтовые выемки из свайных полостей сложны и трудозатратны, поэтому требуется специальное оборудование: грейфер, эрлифт, гидроэлеватор или гидрожелонка. Устройство грейфера имеет ограничение по размеру. Раскрытое челюстное положение грейфера имеет меньший диаметр, чем внутренний диаметр свайной трубы, на 30 сантиметров.
Выемочный процесс с грунтом их свайных полостей производится строго при отключенном вибропогружающем устройстве. Количество выемок во время работы по погружению определяется физико-механическими свойствами грунта, а также интенсивностью образовательного процесса пробок и диаметральным сечением свайной полости.
Основной базой для забивочного процесса оболочной сваи диаметрального сечения больше 40 сантиметров используется крановое устройство плавучего или гусеничного типа с грузоподъемностью, определяемой конструкционной свайной характеристики, выбранным устройством для погружения сваи и методикой производственной работы. Свая трубчатой конструкции изготавливается по государственному стандарту с диаметральным сечением от 9 до 80 сантиметров и длиной от 3 до 40 метров с помощью рабочего чертежа.