Глава четвертая
ПРОИЗВОДСТВО ЗЕМЛЯНЫХ, СВАЙНЫХ И СКАЛЬНЫХ РАБОТ
4-1. Водонасыщенные и слабые грунты
В водонасыщенных и слабых грунтах целесообразно применять свайные фундаменты. При необходимости рытья котлованов эту работу лучше выполнять в летнее, сухое время года. Во избежание оплывания стенки котлована делаются с большим уклоном (1 : 1 и более), а фундаменты устанавливаются в котлован сразу после его отрывания.
Для создания небольших котлованов в плывунных грунтах применяются сборные инвентарные металлические стенки.
Вырытый грунт следует укладывать на расстоянии не менее 1,2 м от бровки котлована в сторону, противоположную выкладке опоры при ее сборке. Грунтовая вода из котлована перед установкой фундамента выкачивается в более низкое место с тем, чтобы она не могла снова попасть в котлован.
В зимнее время слабые, обводненные грунты можно разрабатывать с применением промораживания. При этом сначала удаляют верхний слой грунта до уровня грунтовой воды, а обнаженный грунт промораживают на глубину до 0,5 м, затем его удаляют, после чего промораживают следующий слой грунта и т. д. Замерзший грунт можно разрабатывать буровыми установками или пневмоперфораторами.
Дроблению замерзшего грунта производится виброклиньями и клинобабами — приспособлениями, прикрепленными к вибропогружателю агрегата ВВПС-20/11 и к ударной бабе копра. Для возможности бурения цилиндрических котлованов в зимнее время на шнеки буровых машин надевают специальные приспособления, при малых глубинах промерзания верхний слой грунта удаляют ручным способом с применением лома, клина с кувалдой и т. п. Иногда предварительно оттаивают замороженный грунт путем разжигания костров.
Для облегчения производства земляных работ в замороженных грунтах также применяются заряды БВ-48 — средства беспламенного взрывания, закладываемые в шпуры.
4-2. Производство земляных работ на болотах
На болотах везде, где позволяют подстилающие грунты и толщина слоя торфа, целесообразно применять свайные способы закрепления опор, отдавая предпочтение деревянным сваям. При невозможности использования свайных фундаментов земляные работы рационально производить зимой с применением промораживания или в наиболее сухой период времени года. Песок для засыпки фундаментов обычно доставляется на металлических пенах (рис. 5-2), для этой цели также разработана конструкция кузова, привариваемая к трелевочному щиту трактора ТДТ-75. Задняя стенка кузова открывается и имеет запор. При устройстве ответственных фундаментов несвайного типа в отдельных случаях по периметру котлована забивается шпунт.
Для возможности установки монолитного железобетонного ростверка на забитые сваи около фундамента в торфе отрывается более глубокий котлован небольшого размера, из которого насосом в период бетонирования выкачивается вода.
4-3. Свайные работы
Свайные фундаменты, исключающие производство земляных работ, особенно целесообразны при закреплении опор в слабых грунтах и на болотах с подстилающими грунтами, допускающими забивку свай. Для закрепления опор применяются как железобетонные сваи квадратного сечения с размером стороны от 25 до 35 см, длиной 6 м (в отдельных случаях до 12 м), так и деревянные сваи диаметром до 28 см (длиной до 8 м в грунтах без торфа и до 16 м на болотах); при длине более 11 м используются наращиваемые сваи.
Погружение железобетонных свай обычно производится агрегатами ВВПС-20/11 и ВВПС-32/19. В последнее время для погружения железобетонных свай начали применять вибромолоты и инерционно-кривошипные молоты, имеющие более высокую погружающую способность. Ниже приводятся их характеристики.
Характеристики агрегата УВВС-60/10.
1. Максимальные параметры погружаемой сваи:
2. Наибольший угол забивки наклонной сваи, град от себя ................................................................................ 30 12
на себя .................................................................................. 5 3
- Вибромолот — свободный низкочастотный с безынерционной пригрузкой
Вес ударной части, т .......................................................................... 2,7
Частота ударов в минуту..................................................................... 450
Статический момент дебалансов, кгс-см . . . 5350
Мощность электродвигателя, квт .................................................... 60
- Усилие выдергивания сваи — 14 тс.
- Удельное давление на грунт — 0,81 кгс/см2.
- Габариты, мм:
- Вес агрегата — 27073 кг.
Забивка свай на болоте должна производиться в режиме вибратора, т. е. с жестким соединением сван с вибромолотом. Свая может извлекаться ударом вверх.
На агрегат ВВПС-20/11 может быть подвешен инерционно-кривошипный молот ИМК-2,6, имеющий следующие характеристики:
- Вес ударной части — 2,6 т.
- Частота ударов в минуту — 400.
- Электродвигатель марки АОС2-82-6:
Мощность, квт ................................................................................... 40
Число оборотов в минуту.............................................................. 93030
- Вес — 4,2 т.
- Габариты, мм:
Длина........................................................................................... 1080
Ширина....................................................................................... 1170
В ы сота...................................................................................... 3000
Для погружения железобетонных свай длиной 9 м на виброагрегате устанавливается удлиненная стрела.
Для погружения железобетонных свай на ЛЭП с тяжелыми трассами применяется также агрегат СА-12, основные характеристики которого приведены ниже:
- Высота направляющей стрелы — 18 м.
- Наибольшая длина погружаемой сваи — 12 м.
- Наибольшее сечение погружаемой сваи 0,4X0,4 м.
- Марка базового трактора — Т-110МБГП.
- Марка дизель-молота — С-330ДУ.
6. Предельные наклоны стрелы, град:
Рис. 4-1. Самоходные копры: а — на тракторе ДТ-75; б — на тракторе ТДТ-75; в — схема установки деревянной свайной опоры копром на тракторе ТДТ-75. (Размеры даны в метрах.)
Погружение деревянных свай целесообразно производить ударным способом. Для выполнения этой, работы применяются копры, смонтированные на тракторах (рис. 4-1). Характеристики этих машин приведены в табл. 4-1. По сравнению, с вибровдавливающими агрегатами механические копры имеют малый вес и уменьшенное удельное давление на грунт, что дает им значительные преимущества при работе на болотах. Кроме этого, копры значительно проще, дешевле и могут быть изготовлены в мастерских.
Таблица 4-1
Характеристики машин для забивки свай
В последнее время началось внедрение в практику копров на тракторах ТДТ-40м, которые имеют большую поперечную устойчивость. В тресте «Центростройэлектропередачи» применяются копры с дизель-молотами весом 2 г, смонтированные на тракторах ТДТ-75. Следует отметить, что применение дизель-молотов, несколько увеличивая скорость забивки свай в нормальных грунтах, усложняет машину, увеличивает ее вес и затрудняет забивку свай в слабых грунтах и на болотах.
Погружение железобетонных свай. На строительстве ЛЭП железобетонные сваи чаще всего погружаются вибровдавливанием, в последнее время начали применять виброударный способ, инерционные погружатели, а также дизель-молоты. При погружении вибровдавливанием свая жестко соединяется с вибропогружателем с помощью наголовника. Свая захватывается или за анкерные болты, или за фланцевый лист, или за отверстие в свае. К отдельным, безболтовым сваям колпаки прикрепляются на трении. При погружении виброударным или инерционным способом жесткого соединения сваи с погружателем не требуется. Сваи соединяются с помощью колпака, имеющего овальное отверстие, безболтовые сваи — при помощи специальной рамки. В табл. 4-2 приведена последовательность операций при погружении железобетонных свай. Подобным образом погружаются сваи сечением до 35X35 см.
Таблица 4-2
Последовательность операций при погружении железобетонных свай
При погружении сван иногда поворачиваются вокруг продольной оси на некоторый угол. При устройстве фундаментов, конструкция которых не допускает поворота сваи, иногда применяются фиксирующие приспособления. Приспособление состоит из двух стальных дисков, имеющих много отверстий, расположенных по окружности. Диски приварены к вилке наголовника и к верхней части винта наголовника. После закрепления сваи в наголовнике и. правильного расположения ее граней диски соединяются двумя болтами, вставленными в совпадающие их отверстия.
Рис. 4-2. Шарнирный бугель 3 с саморасцепляющимися крюками 2: а — свая 5 вкладывается в раскрывающийся хомут 4 и затягивается болтами; б — свая 5 вместе с бабой 1 поднимается вверх по направляющим копра, при этом свая 5 поворачивается вместе с хомутом 4 в вертикальное положение; в — баба 1- опускается на сваю 5, при этом крюки 2 раскрываются
Для облегчения погружения свай иногда сначала с помощью металлической сваи в грунте делается лидерное отверстие, размеры которого обычно меньше сечения погружаемой сваи на 100 мм.
При погружении ударным способом на сваи надеваются колпаки с деревянными прокладками.
Погружение деревянных свай.
Деревянные сваи, как правило, погружаются ударным способом. Сваи делаются из сосновых бревен, пропитанных антисептиком. Длина заготавливаемой сваи обычно принимается больше проектной на 0,2—0,4 м с учетом повреждения верхнего ее конца при забивке. Острие сваи должно быть расположено в центре ее, иначе при забивке произойдет перемещение сваи в сторону. Все отверстия и подтески на верхнем конце сваи делаются после ее забивки.
Рис. 4-3. Забивка длинной сваи на болоте: а — опирание на торф поднятой вертикально сваи для прорезания торфа острием; б — надевание на сваю бугеля после прорезания сваей слоя торфа
Полностью свая до забивки не заготовляется ввиду возможности ее поворота при погружении.
Для пробивки прослоек плитняку или прохождения плотных гравелистых грунтов на острие сваи надевается и закрепляется гвоздем металлический наконечник.
Ниже приводится краткое описание различных способов забивки деревянных свай.
Забивка в нормальные грунты.
Для этой цели применяется шарнирный бугель — приспособление, служащее для подъема сваи (рис. 4-2), удерживания ее в вертикальном положении и предохраняющее верхний конец сваи от раскалывания при забивке. Верхний конец сваи для забивки вкладывается в хомут бугеля, который при этом расположен около поверхности земли, и зажимается болтами. Ударная баба вместе с прикрепленным к ней с помощью крюков бугелем, в котором зажата свая, поднимается вверх по направляющим до тех пор, пока свая не окажется висящей над поверхностью земли. Затем острие сван направляется в центр, куда она должна быть забита; баба опускается вниз, и при этом свая упирается в землю, а баба — в сваю, одновременно происходит отцепление крюков, соединяющих бугель с бабой. После этого свая забивается до проектной отметки или до отказа. После прекращения забивки хомут бугеля раскрывается, и копер отъезжает от сваи.
Забивка длинных свай на болотах (рис. 4-3). На болотах забиваются сваи длиной до 11 м из целого бревна, а составные — длиной до 16 м. Наибольшая длина целой сваи (или нижней части составной сваи) L, которую можно забить на болоте, определяется из выражения
где h — наибольшая длина сваи, которую можно забить машиной в нормальных грунтах (определяемая высотой стрелы); Н — толщина слоя торфа.
При забивке на болоте свай длиной больше h преимущества шарнирного бугеля не используются, поэтому в таких случаях могут применяться более простые бугели.
Рис. 4-4. Забивка сван для закрепления оттяжки на болоте: а — забивка сваи вместе с U-образным болтом (на свае даны размеры ее заготовки); б — отапливание верхнего конца сван и наклон U-образного болта в сторону опоры
Для забивки свая 1 тросовым стропом 3 прицепляется к бабе 4, куда также подвешивается бугель 2. Баба 4 поднимается в крайнее верхнее положение. при этом свая оказывается висящей на стропе 3. Острие сваи направляется в центр, куда она должна быть забита, после этого бабу медленно опускают вниз. Свая своим острием прорезает торф п углубляется в него. Когда погружение сван замедляется или прекращается, производится покачивание ее на стропе (показано стрелками). После того как острие сваи укрепляется в подстилающий грунт, отцепляется строп 3, баба 4, поднимается в крайнее верхнее положение, свая располагается параллельно направляющим стрелы копра, на верхний конец сваи надевается бугель 2. Затем производится забивка сваи.
Забивка сваи для закрепления оттяжек на болоте (рис. 4-4).
Сначала щупом (стальным прутком) уточняется толщина слоя торфа в месте забивки сваи. Затем делается разметка и заготовка сваи в соответствии с рис. 4-4, а где обозначено: lг — длина, па которую свая погружается в подстилающий грунт; lт — толщина слоя торфа на месте забивки сваи.
В свае сверлится отверстие под углом примерно 60° к оси сван, в которое вставляется рымовый болт 1. У верхнего конца на свае делается отметка поверхности грунта. Общая длина сваи должна быть на 1 мг больше lг+lт для возможности- забивки с поверхности земли.
Рис. 4-5. Забивка сваи под водой: а — отапливание частично забитой сваи; б — отламывание верхнего конца сваи после того, как место пропила окажется под грунтовой водой
В рым 1 вставляется тяж или U-образный болт оттяжки. Свая забивается до тех пор, пока отметка 2 не окажется у поверхности торфа; при этом рым 1 будет расположен на границе подстилающего грунта с торфом. Затем торф со стороны тяжа рыхлится и тяж наклоняется на угол, соответствующий наклону оттяжки. Верхний конец сваи отпиливается.
Забивка сваи под водой (рис. 4-5).
В некоторых случаях для исключения загнивания свай необходимо располагать верхний конец сваи ниже поверхности грунтовой воды. Для этого заготавливается свая, длина которой принимается больше проектной на 1—1,5 м. На свае делается отметка проектной длины. При погружении свая сначала забивается до тех пор, пока отметка проектной длины сван не приблизится к поверхности земли. Затем на уровне отметки в свае делается пропил на глубину 0,8—0,9 диаметра сваи. После этого свая добивается на проектную глубину и верхний конец ее отламывается, в результате чего вся свая оказывается расположенной под водой.