Погружение сваи в сезонно-мерзлый грунт
При погружении сваи в сезонно-мерзлый грунт требуется дополнительная затрата трудовых ресурсов и механизированных приспособлений, по этой причине разработка ППР имеет в себе основу погружения в талый грунт или промерзший до 30 сантиметров. Такой грунтовый пласт при низкой температуре промерзает за десять дней, что позволяет за это время погрузить до 150 свай. Таким образом разработка ППР должна иметь совмещение мер подготовительного процесса устройства основания с использованием свай без спецработ по забивке сваи в сезонно-мерзлый грунт. Необходимость срубки оголовков буронабивных свай также заставляет вносить ряд корректив в проектную основу при применении данного вида свайных конструкций.
При необходимости выполнения свайной работы при наличии сезонно-мерзлого грунта, проводится ряд обязательных мероприятий по обеспечению целостной конструкционной основы сваи и точности ее забивного процесса.
Прочная механика сезонно-мерзлого грунта находится в зависимости от нахождения в нем гидроэлемента, от температурного режима окружающего воздуха и физико-механического свойства грунта. Например, температурный режим равен минус 10 градусам, следовательно, сопротивляемость мерзлого суглинка составляет около 50, супеси около 80, а песка около 120 килограмм на квадратный сантиметр.
Наличие мощного механизма сваепогружающего характера позволяет пробивать мерзлый грунт, но такое пробитие может привести к образованию повреждений различного характера в слоевом просвете грунта, а это не позволяет точно определять свайное направление и расположение при забивке.
Также существует способ создания скважины на месте забивки.
Самый используемый метод для образования лидирующей скважины одновременно является и самым прогрессивным. Это способ с использованием трубчатых лидирующих желонок, которые стали использоваться во второй половине прошлого столетия.
Лидирующие желонки состоят из стального трубчатого корпуса с габаритами толщины около полтора сантиметра, а трубный верх имеет заглушку в виде пластинки. Желоночная часть резака имеет ножевое окончание и высотное уширение в 7 с половиной сантиметров. Внутренняя полость имеет отражатель, а ножевую желоночную часть укладывают наваркой периметра стальными полосами. Диаметральное наружное желоночное сечение на пару сантиметров меньше чем наибольшая свайная сторона, а длина должна быть больше на 40 сантиметров, чем нормативная глубина грунтовых сезонных промерзаний в указанном регионе.
Любая операция устройства скважин лидирующего типа осуществляется тем же копром и его устройствами, применение которого полагается при свайном погружении.
Желоночному погружению сопутствует рыхлительный процесс, производимый над мерзлым грунтом, который при желоночном заглублении выталкивается наверх в виде рыхлого грунта с помощью отражателя. Желонка облегченно извлекается по причине большего скважинного диаметра на пару сантиметров, чем диаметр самой желонки.
Необходимая глубина погружения лидирующей желонки равна 0.8 промерзшему грунтовому слою. При этом возможно обеспечение вытаскивания желонки из грунтового слоя чистки ее по завершению работ. Желоночное погружение в грунтовый слой талого типа сопровождается образование в трубчатой полости грунтовой пробки с высокой плотностью, которая потом сложно высвободить из желоночного устройства.
Лидирующая скважина устраивается до начала работ звена копровщиков, объем количества скважин должен быть предусмотрен для посменной производительной работы копра при забивке свай.
Стройплощадка с толстым пластом смерзшего насыпного грунта не предусматривает желоночных использований, так как здесь это часто оказывается малоэффективным. При таком наличии условий используется специальный клин, конструкция которого является подпружинной.
Проходка лидирующей скважины под конструкцию отдельного свайного типа, например, эстакадное устройство или опора линий электропередачи, разрешает применение различных буровых машин с вращательным и вибрационно-ударным бурением.
Производительная работа такой машины напрямую зависима от конструкционных особенностей механизма резки. Самой большой эффективностью обладают буры режущего типа с использованием твердосплавных резцов. Резцовое расположение при интервале в 2.5-3 сантиметра позволяет сколку грунта заместо его срезки, а это значительно упрощает режимный рабочий процесс устройства. При использовании резца съемного типа заместо ножа сплошной конструкции упрощается ремонтная работа и повышается коэффициент применительной эффективности.
Самой сложной операцией является установка механизма на нужную отметку, особое проявление сложности появляется при расположениях свай многорядно и кустами. Эта причина способствует нецелесообразности применения таких машин при гражданском и промышленном строительстве.
При невозможности использования лидирующих желонок, целесообразно пользоваться отогревом грунтового промерзшего слоя. Суть методов использования оттаиваний промерзших грунтов сезонного замерзания заключена в способностях по передачи тепла от теплоносителя к грунтовому верхнему слою, что позволяет растапливать лед, содержащийся в мерзлом грунте.
Устройство лидирующей скважины дает на приоритет прогреванию электропрогревательному методу с помощью электродов, тепловых электронагревателей и прогреванием грунтового слоя газовыми гарелками.
Проявляется зависимость прогреваний разными методами только в схемном прогреве. Например, низ-верз, верх-низ.
Для работы по отогреву сезонно-мерзлого грунта требует применения вертикального ТЭНа, который устанавливается в грунт с помощью шпурной бурки диаметра 4-8 сантиметров на слой не меньше чем толщина промерзшего грунтового слоя. Шпуры бурят с помощью буровой установки, термобуром, ручным или колонковым сверлом, а также сверлом, смонтированным на прицепе с одной осью.
Трубчатые нагреватели или ТЭНы состоят из V-образных стальных трубок с диаметром чуть больше сантиметра и вмонтированного нагревательного элемента или элементов, которые изолированы от трубковой стали с помощью набивки магнезиазотного типа. Каждый спиральный вывод подведен к своей клемме и защищен фарфоровым изолятором.
ТЭН, установленный в шпур, не засыпается песком, а прикрывается утеплителем различного типа, что позволяет улучшить теплообменную систему от него к грунту.
Для отогрева грунтового слоя сечением в 40 сантиметров требуется около 8 часов, далее производят выдержку грунтового слоя в термосных условиях в течении 4 часов, ТЭНы при этом отключены. Оттаивательный процесс может занять большее время, при этом после термосного выдерживания опять производится прогрев.
Подключение ТЭНов происходит через понижающий или сварочный трансформатор, если же он отсутствует существует возможность подключения к любой электрической сети, имеющей напряжение от 220 до 380 вольт.
Для процесса оттаивания мерзлого грунта также существует возможность применения электронагревателя с инфракрасным излучением, этот нагреватель устанавливается в специально пробуренный шпур.