Погружение сваи в вечномерзлый грунт
Методика погружений свай при условии вечномерзлого грунта выбирается при учете грунтовых особенностях физико-механического характера, а также среднегодового температурного режима, местности возведения объекта, требования точного свайного забивочного процесса.
Температурный режим в вечномерзлом грунте до глубины в 15 метров меняется в течении всего годового цикла, но при этом остается строго отрицательной температуры, колебательная ежегодная систематика, которой позволяет получить среднегодовую величину, которая необходима при расчетных пределах проектного создания.
Среднегодовой предел температурного режима в условиях вечной мерзлоты определяется с помощью замера с глубиной более 10 метров, где сезонный колебательный процесс незначителен. В зависимости от среднего температурного значения вечномерзлый грунт может быть низкотемпературным и высокотемпературным. По этой особенности выбирается метод по устройству свайного фундамента, длительность свайных вмерзаний и восстановление расчетной грунтовой температуры, а также возможности и передачу на сваю расчетной нагрузки.
Если присутствует условие низкотемпературного или твердомерзлого грунта, то проявляется целесообразность использования в качестве основы мерзлоты. Свайные несущие способности тогда больше, чем при высокотемпературном грунте, а срок свайных вмерзаний и периодизация производственной работы по фундаменту меньше.
Для устройства фундаментной основы на вечномерзлом высокотемпературном грунте соблюдается ряд мер осторожности, а также до начального этапа строительной работы проводится мероприятие снижения температурного грунтового режима. Для скважины с большим диаметральным сечением необходимо проводить искусственное охлаждение грунта для свайного вмораживательного процесса, так как при естественном вмерзании сроки доходят до нескольких месячных интервалов, а это способствует увеличению строительной длительности объекта.
Технологическая последовательность свайного погружательного процесса в заранее подготовленную скважину с диаметральным сечением на 5 сантиметров больше диаметрального сечения погружаемой сваи с заливным скважинным способом при использовании грунтового раствора:
-бурительная скважинная работа должна осуществляться при температурном показателе не больше минус 0.5 градуса, при температурном показателе выше указанного, производится охладительная грунтовая методика;
-скважина заполняется грунтовым раствором, с повышенным температурным режимом в 20-30 градусов;
-при полном заполнении скважины свая опускается в нее без перерыва от заливного процесса.
Летний и осенний рабочий процесс требуется осуществлять с исключением заплыва скважины устевым собственным грунтом, обсаживанием устевого колодца от оттаявших грунтовых слоев мерзлоты. Свая после погружения в скважинный проем проходит проектную рихтовку для правильного соотношения с проектной плоскостью.
Проходочные скважинные глубины должны равняться свайной длине или быть чуть больше. Грунтовые излишки заменяются с помощью песка или щебня, а также любыми другими материалами с малосжимаемстью и сыпучестью.
Скважинная заливка осуществляется глинистым раствором с включением песчаного заполнителя. Состав раствора имеет одну часть глинистой консистенции и 5-10 песочных частей, растворная влажность равна 30-40 процентам, а конусная осадка 15 сантиметрам. Заливку производят до свайного погружения. Скважинное заполнение пазухи сопровождается контролем за качеством отжимаемого раствора наверх углубления.
От состава растворной глинистой смеси должен зависеть срок начальной нагрузочной свайной передачи и временный период свайных вмерзаний. Поэтому температурный режим слоя грунта и глинистого раствора предполагает отметку ниже минус 5 градусов, так как при температурном режиме выше этой отметки вмерзательный процесс растягивается на длительный промежуток.
Сваи имеют эквивалентные прочности смерзаний с растворной смесью, по отношению к характеристике свайных несущих способностей. Прочное смерзание всегда зависимо от составных частей раствора и величины влажности, а также от температурного грунтового режима.
Требуется величина смерзательной прочности сваи с грунтом естественных типов, которая равна величине смерзательной прочности сваи с растворной смесью. При меньшей прочности будет появляться слойные участки грунтового типа, которые понижают величину несущей свайной способности.
В мерзлоте песчаного типа растворная глинистая смесь обладает особенностью по снижению несущей способности сваи на 30 процентов из-за снижения сопротивляемости боковых поверхностей при широкой использовательной прочной способности песчаного грунта в нижней свайной торцевой части.
Грунтовый замес, то есть мелкий сжиженный грунтовый отход, извлекают в летний период из разрабатываемых скважин с помощью ударно-канатной машины и используют как глинистый раствор. Если такой замес, его еще называют буровым шламом, имеет много песчаной консистенции, то добавляется глина.
В местности с низкотемпературных грунтов погружение сваи с использованием оттаивания мерзлот производится круглогодично. В местности с температурой грунтового слоя равна минус одному градусу, работа ведется в течении холодного времени года, при температурном режиме ниже чем минус полтора градуса. В противоположных случаях вмерзательный процесс растягивается на длительный период.
Промерзание грунтового слоя сверху возникает опасное грунтовое выпучивание совместно со свайной конструкцией.
Скважина под установку сваи может создаваться с помощью оттаивательного метода. Оттаивание осуществляют с помощью паров, а также водного материала, который нагревается закрытым или открытым нагревателем.
При использовании закрытого нагревателя воду или пар не пускают в грунтовые слои, а заставляют циркулировать в замкнутой системе, которая погружена в пробуренную скважину с диаметром, а 10 сантиметров.
При условии пластичномерзлого грунта нагреватель возможно погрузить в мерзлоту с помощью забивки и это позволит получить небольшое глубинное оттаивание в максимум 7 метров.
Паровую иглу при оттаивательном методе погружают с помощью ее собственного веса в мерзлоту, если грунт песчаного типа, то с помощью пары рабочих. Поступающие паровые молекулы оттаивают грунт и смешивают его консистенцию. С температурой около наконечников около 90 градусов грунтовый слой получивший тепловой объем при соприкосновении с мерзлотой вызывает ее таяние. При этом ускоренное грунтовое оттаивание лишь немного может повлиять на температурный режим окружающего грунтового слоя.
Использование оттаивательного метода позволяет экономить по отношению к бурительному скважинному процессу почти в два раза. Но сам метод трудноуправляем из-за неравномерного и метдленного свайного вмерзания.
Увеличение несущей свайной способности производится увеличением смерзательной прочности расворной смеси с поверхностью сваи, это на одну четверть помогает увеличить сопротивляемость по свайным поверхностям боковых сторон.
Свая бурозабивного типа погружается в грунт пластичномерзлого характера в созданную лидирующую скважину с температурой грунтового слоя не меньше минус 0.3 градуса при песке пылевого типа, минус 0.8 для супеси, и от минус градуса для глины и суглинка.
Расчетная несущая свайная способность для бурозабивного типа рассчитывается по норме сопротивляемости мерзлоты сдвигам и норме давления. Также имеет целесообразность проведение выборочной проверки факта несущих способностей при статическом испытании сваи.
Применение бурозабивной сваи уменьшает объемы буровой работы, так как исключает мокрый процесс и позволяет плановое свайное погружение с высокой точностью.
Забивку бурозабивной сваи можно облегчать оттаивательным методом, но только у скважинных стен на пару сантиметров.
Использование забивной сваи при мерзлоте самый экономичный способ. Для этой цели используется машина с ударным или виброударным устройством на тракторной основе. Погружение забивной сваи осуществляется на стройплощадках, которые имеют слой несущего грунта и поверх него пластичномерзлый глинистый грунт, в котором отсутствуют крупнообломочные включения. Забивная свая погружается ударным способом, при этом ледяная кромка, которая располагается под нижним свайным концом, оплавляется и вместе с тем проламывается, что уменьшает грунтовую величину прочности. Образованный около свайного ствола, растопленный грунт способствует облегчению погружения и вместе с тем ускоряются процессы свайного вмерзательного действия в грунтовый слой.
Из-за повышенной специфики свайного фундаментного строительства, с условием наличия вечномерзлого грунтового слоя, контрольное наблюдение ведется на каждом этапе производственной работы с созданием документной поэтапной базы.