Технологический регламент вдавливание свай

СТАНДАРТ ПРЕДПРИЯТИЯ
ЗАО «СТРОИТЕЛЬНЫЙ ТРЕСТ № 28»
ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ РЕГЛАМЕНТ
ТЕХНОЛОГИЯ БЕЗОПАСНОГО ВДАВЛИВАНИЯ СВАЙ
И ШПУНТА В УСЛОВИЯХ ПЛОТНОЙ ЗАСТРОЙКИ
Санкт-Петербург
2009 г.
2
СОДЕРЖАНИЕ
Стр.
Предисловие………………………………………………………….. 3
1. Общие положения……………………………………………….. 4
2. Область применения свай, погружаемых методом вдавливания…….………………..…………………………………………………..... 5
3. Особенности
инженерно-геологических
изысканий
и
обследования существующих фундаментов...………………………..…... 6
4. Влияние процесса вдавливания свай на существующие здания
и сооружения……………………………………………………..…..…….. 8
5. Меры по устранению негативных воздействий процесса
вдавливания свай на существующие здания и сооружения……………
10
6. Методика определения параметров оборудования и дополнительных технологических мероприятий………………...……………… 12
7. Особенности
проектирования
свайных
фундаментов,
устраиваемых методом вдавливания...…………………………...………. 16
8. Технология погружения железобетонных призматических
свай методом вдавливания...………………………………...……………. 18
9. Погружение шпунта методом вдавливания……...….………… 34
10. Контроль качества вдавливаемых свай..……………..…………. 35
11. Монтаж и демонтаж установки УСВ ……….………...………... 37
12. Техника безопасности…..………………………………..………. 38
13. Литература………………………………………………………... 40
3
ПРЕДИСЛОВИЕ
В период с 1990 г. по настоящее время резко возросла необходимость
возведения зданий в условиях плотной застройки центральных районов,
зачастую
в
непосредственной
близости
к
существующим
зданиям
и
сооружениям. В этих условиях при устройство свайных фундаментов не
должны пострадать существующие строения. Одним из методов решения
данной задачи является применение метода статического вдавливания свай.
На основании сравнительного анализа расчетных и экспериментальных
данных
обоснована
эффективность
применения
дополнительных
технологических решений по предварительной обработке грунта в виде
рыхления
и
вдавливания
устройства
свай
лидерных
статической
скважин
нагрузкой
применительно
для
снижения
к
методу
реактивного
сопротивление грунта и, как следствие, усилия вдавливания необходимого для
погружения сваи, до соответствия параметрам применяемого вдавливающего
оборудования.
Установлено, что предварительное рыхление грунта и устройство
лидерных скважин в гораздо меньшей степени оказывают влияние на несущую
способность свай, погруженных вдавливанием, чем на снижение усилия
вдавливания и связанных с его уровнем негативных динамических воздействий.
Показано, что расчет несущей способности с использованием в качестве
исходных данных параметров технологического процесса погружения сваи
методом вдавливания (усилия вдавливания на последнем метре погружения),
дает в целом удовлетворительный прогноз ожидаемой несущей способности
сваи.
4
1.
ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
Настоящий стандарт предприятия устанавливает порядок применения в
ЗАО «Строительный трест № 28» положений по организации и технологии
производства, а также обеспечения качества строительной продукции (свайных
фундаментов)
Стандарт предприятия разработан в соответствии со СНиП 10-01-94
«Система нормативных документов в строительстве», в развитие глав СНиП
2.02.03-85 «Свайные фундаменты» и СНиП 3.02.01-87 «Земляные сооружения.
Основания и фундаменты».
Настоящий стандарт распространяется на расчет и проектирование свай,
погружаемых методом вдавливания. Вдавливание свай представляет собой
процесс погружения в грунт свай статическим усилием с помощью автономной
вдавливающей
установки.
Сваи
железобетонные,
сплошного
сечения
заводского изготовления, одно- или многосекционные.
Проектирование
объектов
с
применением
свай,
погружаемых
вдавливанием, должны выполнять только специализированные проектные
организации, имеющие лицензию на этот вид деятельности. Выполнение работ
по устройству свайного фундамента из свай, погружаемых вдавливанием,
организациями, не имеющими специальной лицензии на этот вид работ,
запрещается.
5
2.
ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ СВАЙ, ПОГРУЖЕННЫХ
МЕТОДОМ ВДАВЛИВАНИЯ
Погружение свай вдавливанием следует применять в рыхлых и средней
плотности песчаных грунтах независимо от влажности и зернового состава, в
пылевато-глинистых грунтах ленточных тугопластичной, мягкопластичной и
текучепластичной консистенции, а также при прорезании указанных грунтов и
опирании на плотные песчаные, тугопластичные полутвердые и твердые
пылевато-глинистые, крупнообломочные, полускальные и скальные грунты.
Погружение свай методом вдавливания следует применять в тех случаях,
когда недопустимо динамическое воздействие на конструкции расположенных
рядом зданий и сооружений:
- вблизи имеющихся строений;
- вблизи коммуникаций;
- вблизи архитектурных и исторических памятников;
- в тех случаях, когда во избежание развития деформаций грунтов
основания существующих зданий нецелесообразно применение любых типов
набивных свай;
- при возведении новых фундаментов и усилении старых внутри
помещений;
- в районах намывных территорий, где из-за повышенной плотности
грунтов забивка и вибропогружение свай затруднительны.
6
3.
ОСОБЕННОСТИ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ
ИЗЫСКАНИЙ И ОБСЛЕДОВАНИЯ СУЩЕСТВУЮЩИХ
ФУНДАМЕНТОВ
Инженерно-геологические
изыскания
должны
производится
в
соответствии со СНиП 11-02-96 «Инженерные изыскания для строительства» и
отвечать следующим требованиям:
- программа изысканий составляется изыскательской организацией на
основании технического задания, выданного проектной организацией, уточняет
цель задачи и методику инженерно-геологических исследований. Программа
должна быть согласована с проектирующей организацией;
- при определении состава, методики и объема изысканий необходимо
учитывать технологию вдавливания свай, величину расчетной нагрузки на
вдавливаемую сваю, а также требования к допустимым осадкам возводимого
сооружения
(ограничения
равномерности),
возможность
изменения
гидрогеологических условий в строительный и эксплуатационный период;
- в задании на изыскания должны быть указаны глубины скважин и
количество точек зондирования, исходя из условий выявленных грунтовых
напластований. Исследования проводятся на глубину не менее 5 м ниже
предполагаемого положения острия (низа) сваи;
- грунтовые условия должны быть классифицированы по одной из групп
напластований, характерных для региона Санкт-Петербурга;
- оконтуривание линз слабых грунтов, назначение мест расположения
свай для проведения испытаний статическими нагрузками, прогнозирование
осадок грунтового массива, на котором расположены существующие здания.
В заключении, составленном организацией, производящей обследование
расположенных рядом со строительной площадкой зданий и сооружений,
приводятся следующие данные:
- класс здания;
7
- физический износ;
- состояние здания или сооружения на момент проводимого обследования
по материалам нивелировок и наблюдений за маяками;
- причины, вызывающие деформацию конструкций;
- перечень превентивных методов защиты конструкций от возникновения
новых (если таковые прогнозируются) деформаций или развитие старых.
Общая
осадка
существующих
свайных
фундаментов
в
зоне
максимального воздействия статических нагрузок может назначается в
требованиями ТСН 50-302-96 «Устройство фундаментов гражданских зданий и
сооружений
в
Санкт-Петербурге
и
на
территориях,
административно
подчинённых Санкт-Петербургу» в зависимости от степени физического износа
здания.
На основании производственного опыта и данных мониторинга известно,
что до 20% общей дополнительной осадки существующих фундаментов,
независимо от их конструкций, приходится на период погружения свай в
свайном поле. В значительно меньшей степени развитие дополнительных
осадок может происходить на этапах установки свайного агрегата, а также на
этапе бетонирования ростверка.
В этой связи прогнозирования ожидаемых перемещений и осадок грунта
в процессе вдавливания свай осуществимо только при условии соблюдения
очередности и точности выполнения намеченных технологических операций в
период строительства.
8
ВЛИЯНИЕ ПРОЦЕССА ВДАВЛИВАНИЯ СВАЙ НА
4.
СУЩЕСТВУЮЩИЕ ЗДАНИЯ И СООРУЖЕНИЯ
Сваи, погружаемые вдавливанием, представляют собой конструкции
фундаментов, сооружение которых осуществляется наиболее щадящими
методами.
Использование
этого
метода
может
сопровождаться
негативным
воздействием на существующие здания, расположенные в непосредственной
близости
от
места
технологических
производства
параметров
работ.
процесса
В
результате
установлено,
что
исследований
негативные
воздействия на грунты основания и конструкции расположенных рядом с
местом производства работ зданий и сооружений при погружении свай
методом вдавливания связаны прежде всего с превышением сил сопротивления
грунта погружению над развиваемым усилием вдавливания свай.
При превышении сил сопротивления грунта над усилием вдавливания,
вероятна возможность поднятия установки над поверхностью грунта с
последующим резким её опусканием со скоростью вдавливания сваи. При этом
на сваю и грунт передается некоторый дополнительный динамический
импульс, увеличивающий скорость внедрения сваи в грунт, но оказывающий
негативное динамическое воздействие на существующие здания и сооружения.
Пространственная
деформация массива грунта при погружении сваи
приводит к значительным неравномерным осадкам поверхности грунта и
фундаментов расположенных рядом зданий и сооружений.
Негативные воздействия от процесса вдавливания свай проявляется также
в виде выпора погруженных свай и грунта в околосвайном пространстве, что
может вызвать осадоки основания существующих фундаментов.
При
продавливании
текучепластичной
сваи
консистенции,
через
выпора
глинистые
грунта
грунты
или
текучей
поднятия
и
ранее
9
погруженных свай, как правило не наблюдается. В глинистых грунтах
тугопластичной, полутвердой и твердой консистенции выпор происходит почти
повсеместно.
При вдавливании сваи через мелкие и пылеватые пески средней
плотности, последние могут значительно уплотняться и препятствовать
процессу вдавливания.
Установлено,
что
причинами
возникновения
сверхнормативных
динамических нагрузок на фундаменты существующих зданий и сооружений
являются:
- вибрации механизмов установки на предельных режимах вдавливания;
- удары установки о грунт при нарушении технологии и правил
управления механизмами;
- значительный выпор и подвижки глубинных слоев грунта.
Устранить негативное воздействие можно либо путем использования
соответствующих технических средств либо варьированием определенных
операций, а в отдельных случаях – назначением таких производственных мер,
которые не были изначально предусмотрены проектом производства работ. При
этом важно предусмотреть специфические условия работы глубокой опоры в
грунте, обеспечивающие заданную несущую способность.
10
5.
МЕРЫ ПО УСТРАНЕНИЮ НЕГАТИВНЫХ ВОЗДЕЙСТВИЙ
ПРОЦЕССА ВДАВЛИВАНИЯ СВАЙ НА СУЩЕСТВУЮЩИЕ ЗДАНИЯ И
СООРУЖЕНИЯ
Задача погружения железобетонных свай методом вдавливания в
условиях плотной застройки эффективно решается применением технологий с
применением самоходных гидравлических установок типа УСВ-120 (120М,
160) и дополнительных технологических решений в виде предварительного
рыхления грунта, лидерных скважин, а также увеличение массы установки
дополнительным пригрузом.
Проведенные исследования показывают, что рыхление грунта снижает
уровень динамического воздействия в полтора раза.
Если в процессе вдавливания зарегистрированные параметры колебаний
окажутся выше нормативных или превосходят допустимые величины для
расположенных рядом зданий и сооружений, необходимо применение ряда
нижеприведенных мероприятий.
В настоящем технологическом регламенте приняты следующие варианты
устранения негативного воздействия на существующие конструкции:
1. замена типа или вида оборудования принятого в ППР;
2. изменение режима работы оборудования;
3. предварительное рыхление грунта;
4. устройство лидерных скважин;
5. изменение последовательности погружения свайных элементов или работы в
захватках;
6. ограничение интенсивности работ;
Первые четыре варианта представляют собой корректировку выбранного
оборудования и снижение сопротивления погружению свай применением
дополнительных технологических мероприятий. Следующие два мероприятия
приводят к
изменению схемы производства работ. Приведенные меры по
11
сохранности конструкций существующих зданий выбраны в связи с их
наибольшей распространенностью в практике производства работ.
Условия,
негативных
при
соблюдении
воздействий
на
которых
окружающую
мероприятия
застройку
по
могут
снижению
оказаться
жизнеметодными и эффективными являются:
- работы должны сопровождаться геотехническим мониторингом.
- для конкретной геотехнической ситуации рекомендации относительно
ведения работ даются в соответствии с ВСН 490-87 «Проектирование и
устройство свайных фундаментов и шпунтовых ограждений в условиях
реконструкции промышленных предприятий и городской застройки», которые
подтвердили свою эффективность на практике.
Следует отметить, что любое из перечисленных мероприятий сказывается
на снижении производительности, а также на возможном снижении несущей
способности при ошибочном выборе технологических параметров.
12
6.
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ ПАРАМЕТРОВ
ОБОРУДОВАНИЯ И ДОПОЛНИТЕЛЬНЫХ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ
МЕРОПРИЯТИЙ
В практике строительства оценка допустимого уровня динамических
воздействий производится согласно рекомендациям ВСН 490-87 по результатам
пробного вдавливания опытных свай в местах, определенных проектом.
Прогноз уровня динамического воздействия на конструкции охраняемых
зданий и сооружений может быть получен по методике приближенной оценки
уровня колебаний в грунтовой среде при вдавливании свай на основании
расчета
необходимой
величины
усилия
вдавливания.
Предварительное
определение усилия вдавливания должно быть основано на предпосылке, что
выбранный
вариант
технологии
погружения
должен
гарантированно
обеспечить требуемую проектом несущую способность свай. При этом следует
руководствоваться формулой (4.3) ТСН 50-302-96 «Устройство фундаментов
гражданских зданий и сооружений в Санкт-Петербурге и на территориях,
административно подчиненных Санкт-Петербургу» и данными табл. 1, в
которой приведены значения коэффициента Ψ, рекомендуемые к применению в
зависимости от инженерно-геологических условий стройплощадки.
Используя
эти
же
данные,
можно
произвести
оценку
несущей
способности погруженной сваи на основании параметров технологического
процесса (фактического усилия вдавливания), значительно сократив количество
дорогостоящих и трудоёмких контрольных испытаний свай статической
нагрузкой.
Параметры свай (сечение, длина) должны обеспечивать несущую
способность близкую к силе расчетного сопротивления сваи по материалу.
В результате анализа данных производственных экспериментов и на
основании математического моделирования процессов погружения свай
13
вдавливанием в тресте создана методика определения несущей способности
сваи Fd по усилию вдавливания сваи на последних 10 см погружения Fпр,
определяемое по показаниям приборов гидросистемы установки вдавливания.
Fd = Fпр / Ψ
[1]
где Ψ – коэффициент пропорциональности, определяемый согласно
приведенной таблице.
Таблица 1.
Варианты
Значения коэффициента Ψ для различных вариантов
грунтовых условий
технологий вдавливания
в целик грунта без
с
в лидерную
рыхления
предварительным
скважину
рыхлением грунта
(I), слабые грунты
1,05
0,85
0,65
отсутствуют
(II), слабый грунт в
0,73
0,58
0,46
верхней части
(III), слабый грунт
0,87
0,64
0,51
под слоем песка
(4-5 м)
По
основании
расчета
необходимо
предварительно
оценить
максимальные усилия вдавливания и выбрать вдавливающее оборудование,
характеристики
которого
обеспечивают
необходимые
параметры
технологического процесса погружения свай. Наибольшую производительность
работ обеспечивают самоходные установки вдавливания (УСВ-120, 120М, 160).
Поэтому, если грунтовые условия площадки позволяют погружать сваи с
усилием, соответствующим параметрам таких установок, то их применение
предпочтительно. В качестве базового варианта технологического процесса
принимается погружение свай в целик без применения дополнительных
технологических мероприятий.
14
I
II
III
- насыпной грунт
- слабый грунт
- пески
- прочные грунты
Рис. 1.
Характерные для Санкт-Петербурга схематичные разрезы
вариантов грунтовых условий.
Требования
сохранности
существующих
зданий
и
сооружений
посредством применения дополнительных технологических мероприятий
находятся в противоречии максимально высокой производительности работ.
Следует определять зоны строительной площадки, где погружение свай может
производиться без применения предварительного рыхления грунта.
Рекомендуется рассматривать несколько вариантов технологических
приемов
вдавливания
свай,
варьируя
предварительного рыхления грунта.
–
диаметром
и
глубиной
15
Согласно п. 4.2, табл. 3 СНиП 2.02.03-85, диаметр и глубина рыхления
должны определяться обеспечением проектной несущей способности сваи по
грунту. Во всех случаях, для характерных для региона геологических условий
можно рекомендовать устраивать диаметр обработки на 5 см меньшим
диаметра сваи, а глубину – не более 0,9 длины сваи. При погружении свай в
несущий слой грунта до проектной отметки должен сохраняться массив
ненарушенного грунта природной структуры высотой не менее 3 – 4 размеров
стороны сваи, а при погружении в песчаные, твердые и полутвердые глинистые
грунты - не менее 2 размеров. Для увеличения необходимого в этом случае
усилия вдавливания, необходимо применять систему статического пригруза
установки.
16
ОСОБЕННОСТИ ПРОЕКТИРОВАНИЯ СВАЙНЫХ
7.
ФУНДАМЕНТОВ, УСТРАИВАЕМЫХ МЕТОДОМ ВДАВЛИВАНИЯ
По усилию вдавливания свай можно оценить фактическую несущую
способность в соответствии с одной из приведенных ниже методик:
1. По формуле, полученной преобразованием формулы (4.3) ТСН 50-30296 «Устройство фундаментов гражданских зданий и сооружений в СанктПетербурге
и
на
территориях,
административно
подчиненных
Санкт-
Петербургу»:
Fd = Fпр / Ψ
[2]
где:
Fпр – усилие вдавливания сваи на последних 10 см погружения,
определяемое по показаниям приборов гидросистемы установки вдавливания;
Ψ – коэффициент пропорциональности, определяемый согласно табл. 2.
Таблица 2
Вид грунта
Значение
Твердый
Полутвердый
Туго
Мягко
пластичный
пластичный
IL
0,2
0,2-0,3
0,3-0,5
0,6-0,8
Ψ
1,1
0,8
0,6
0,55
2. Фактическая несущая способность сваи, погружаемой вдавливанием,
определяется по формуле РТМ 36. 44. 12. 2-90 «Проектирование и устройство
фундаментов из свай, погружаемых методом вдавливания»:
Fd = Fпр kV kt
где:
Fпр – конечное усилие вдавливания сваи (на последних 10 см
погружения),
определяемое
по
манометру
гидросистемы
вдавливания
установки в процессе погружения сваи;
kV – коэффициент, учитывающий влияние скорости вдавливания сваи на
17
усилие вдавливания, при скорости вдавливания до 3 м/мин принимают kV = 1;
kt – коэффициент «засасывания», учитывающий влияние процессов
стабилизации сопротивления забивных свай в конце периода интенсивного
упрочения Т; для пылевато-глинистых грунтов
kt =1+вIРIL,
где: в = 16,5 – эмпирический коэффициент;
IР, IL – средневзвешенные значения по длине сваи соответственно числа
пластичности и показателя текучести грунта в долях единицы.
3.
Определение
несущей
способности
свай
Fd,
выполняется
в
соответствии с рекомендациями СниП 2.02.03-85 «Свайные фундаменты» п.4.2
по формуле (8).
Коэффициенты условия грунта при вдавливании свай в предварительно
разрыхленный грунт рекомендуется принимать по табл. 3.
Таблица 3
Наименование грунта
Песчаные грунты средней
плотности
Глинистые грунты с
показателем текучести
IL=0,4…0,6
Минимальное
расстояние
Коэффициенты условия работы грунта
 CR  0,9
 Cf  0,8
 CR  1,1
 C f  1,1
от
ближайшей
вдавливаемой
сваи
до
существующего фундамента при наличии в несущих слоях основания грунтов,
чувствительных к нарушению природного сложения, следует принимать
(4…5,5) d, где d –размер поперечного сечения сваи.
В остальных случаях Lmin= 3 d.
Продолжительность «отдыха» сваи после вдавливания до момента
проведения статических испытаний определяется действующими нормативами.
18
8.
ТЕХНОЛОГИЯ ПОГРУЖЕНИЯ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ
ПРИЗМАТИЧЕСКИХ СВАЙ МЕТОДОМ ВДАВЛИВАНИЯ
Установками, применяемыми для вдавливания железобетонных свай
заводского изготовления, являются:
- стационарная установка ГД-170/112;
- самоходная установка УСВ-120;
- самоходная установка УСВ-120М;
- самоходная установка УСВ-160.
Вариант технологии вдавливания свай выбирается исходя из следующих
условий:
- необходимого максимального усилия вдавливания;
- размеров свай, предназначенных для вдавливания;
- стесненности строительной площадки как по площади, так и по высоте.
Технология вдавливанию свай установкой ГД-170/112
Стационарная установка ГД-170/112 (рис. 2) обеспечивает возможность
погружение свай сечением 35х35 и 40х40 см с максимальным усилием до 2000
кН (200 тс) при длине цельных свай (или звеньев составах свай) 6-16 м.
Базовой конструкцией установки является металлическая платформа из
двух пространственных решетчатых балок 1, имеющих площадки для
размещения съемного штучного пригруза 2 и кронштейна 3 для крепления
рабочего органа с помощью пальцев 4.
Рабочий орган установки гидравлический однотраверсный, циклического
действия, представляет собой траверсу, состоящую из верхней и нижней балок,
на которых смонтированы механизмы зажима для вдавливания сваи.
Сваю 7 с помощью монтажного крана вводят в проемы верхней и нижней
балок
и
зажимают
посредством
гидродомкрата
10,
расположенного
горизонтально на нижней балке 11 в передающего усилие зажима через рычаг 9
на подвижную плиту (щеку), которая прижимает сваю к стенке проема нижней
балки.
19
Свая вдавливается двумя гидродомкратами 5, гидроцилиндры которых
смонтированы вертикально и параллельно друг другу на верхней балке 6, а
штоки соединены посредством нижней балки 11. При синхронном движении
штоков гидродомкратов 5 вниз производится вдавливание сваи, а при движении
их вверх (если освобождена свая) – холостой ход.
Установка
оснащена
двумя
маслонасосными
станциями,
предназначенными для приведения в действие механизмов зажима и
вдавливания сваи. Управление установкой осуществляют с пульта 12, где
находятся гидрораспределители с рычагами управления механизмами зажима и
вдавливания свай, а также манометры контроля усилий зажима и вдавливания.
Все грузовые операции по монтажу, демонтажу установки и загрузке свай
выполняются с помощью крана, грузоподъемность которого должна быть не
менее 12,5 т, а высота подъема крюка зависит от длины погружаемых свай (при
длине свай 16 м, если они не составные, она должна достигать не менее 20 м).
Установка может быть использована и для извлечения погруженных свай в
случае, если отметки их верха расположены на 1,0- 1,5 м выше уровня
строительной площадки.
Технология погружения сваи предусматривает следующие операции:
- размещение станин установки с разъемом 70 см. Станины должны быть
установлены на ж/б плиты или дерево – металлические плоты.
- загрузка станин установки блоками (пригрузами) весом до 5 т каждая.
- установка вдавливающего органа с гидроцилиндром на станины и
соединение его со станинами двумя пальцами диаметром 180 мм.
- заводка сваи в головку вдавливающей установки. Строповка сваи
производится вертикально. При заводке сваи во вдавливающую установку
обязательно пользоваться оттяжками длиной 15 – 20м во избежание
раскачивания свай.
- подключение двигателя насоса с обязательным его заземлением.
- после проверки установки оператор по команде бригадира начинает
20
процесс вдавливания.
- сваю погружают на величину хода поршня спаренных домкратов
механизма вдавливания (до 1,0 м);
- осуществляют разжим сваи в рабочем органе установки;
- поднимают штоки спаренных гидродомкратов механизма вдавливания в
верхнее положение (холостой ход);
- вновь зажимают сваю, и цикл повторяют сначала;
- расстроповка свай производится после погружения ее в грунт на 1,5 –
2,0м, до этого кран должен поддерживать сваю.
- после погружения сваи на проектную глубину демонтируют установку
(порядок операций при демонтаже обратный тому, что при монтаже), и ее
перемещают на следующую точку погружения.
Основные технические характеристики установки вдавливания
ГД-170/112
Размеры погружаемых свай:
сечение, см х см
35х35; 40х40
длина, м
Полная
не ограничена
секции составной сваи
любая по ГОСТ 19804-91
Максимальное усилие
до 2000 (200)
вдавливания, кН (тс)
Скорость вдавливания, м/мин
0,5
Метод передачи вдавливающего
Через две боковые грани
усилия на сваю и характеристика
сваи посредством щекового
механизма зажима
зажима рычагом от гидродомкрата
Тип механизма вдавливания и его
Гидравлический
характеристика
однотраверсный циклического
действия
Метод восприятия реактивного
Установка гравитационного
усилия при вдавливании сваи
типа с балластной платформой и
съемным пригрузом (балластом)
Характеристика пригруза и его
Инвентарные чугунные
масса, т
болванки массой по 5 т,
применяемый для статических
испытаний (общая масса до 180 т)
21
Общая масса установки, т
Габаритные размеры установки в
рабочем положении, м:
Б
В
Г
Е
Метод передвижения установки по
строительной площадке
Общая мощность
электродвигателей, кВт
Минимальное расстояние от оси
вдавливания сваи до существующих
сооружений, м:
До 200
9,5
3,8
2,5
1,25
стационарная, перемещение
краном с предварительным
демонтажом
170
1,3
РИС. 2. Схема вдавливащей установки ГД-170/112:
а, б - при минимальном расстоянии от вдавливаемой сваи до стены соответственно II и I существующего
здания; 1 - пространственная балка грузовой (балластной) платформы; 2 - съемный при-груз (балласт); 3 кронштейн; 4 - палец; 5 - гидродомкрат вдавливания сваи; 6,11 - соответственно верхняя и нижняя балка
рабочего органа установки; 7 - свая; 8 - маслонасосная станция; 9 - рычаг; 10 - гидроцилиндр зажима сваи; 12пульт управления; Б, В, Г - размеры установки в рабочем положении соответственно длина, высота, ширина.
22
23
Технология выполнения работ по вдавливанию свай
установкой УСВ-120, УСВ-160
Установки УСВ-120 (160) самоходные, выполнена на базе гусеничного
электрогидравлического экскаватора ЭО-6122 Воронежского экскаваторного
завода (рис. 3). Установка предназначена для вдавливания свай сечением 30х30;
35х35 и 40х40 см, с максимальным усилием до 1600 кН (для УСВ-160).
Для обеспечения вертикальности погружения свай установки оснащена
прибором "Вертикаль-20Б", указывающим машинисту-оператору угол наклона
мачты в четырех направлениях: "вперед-назад", "вправо-влево".
Для удержания УСВ-120 в горизонтальном положении при вдавливании
сваи установка оснащена гидравлическими аутригерами.
Кроме того, в комплекте установки имеется рычажный механизм зажима
шпунта, позволяющий использовать установку для погружения и извлечения
стального шпунта Ларсен-IV и Ларсен-V.
24
6
Рис. 3. Принципиальная схема установки вдавливания свай УСВ-120М (120,
160)
1 – тяга; 2 – балка, 3 – силовая установка экскаватора ЭО-6122; 4 - сварная
несущая рама; 5 - аутригер задний; 6 - гусеничная тележка экскаватора ЭО-6122.
25
Технология выполнения работ по вдавливанию свай
установкой УСВ-120М.
Установка УСВ-120М - модификация УСВ-120 самоходная, выполнена на
базе гусеничного электрогидравлического экскаватора ЭО-6122 Воронежского
экскаваторного завода. Установка предназначена для вдавливания свай сечением
30х30; 35х35 и 40х40 см, с максимальным усилием 800 кН (80 тс).
Для обеспечения вертикальности погружения свай установка УСВ-120М
оснащена прибором "Вертикаль-20Б", указывающим машинисту-оператору угол
наклона мачты в четырех направлениях: "вперед-назад", "вправо-влево".
В комплекте установки предусмотрен крановый подкос (стрела) с крюкблоком и направляющей для бурового оборудования. Для удержания УСВ-120М в
горизонтальном
положении
при
вдавливании
сваи
установка
оснащена
гидравлическими аутригерами.
С целью снижения сил сопротивления грунта погружению свай установка
оснащена буровым механизмом СО-2 с набором шнековых штанг для устройства
лидерных скважин диаметром до 500 мм, глубиной до 24м.
Кроме того, в комплекте установки имеется рычажный механизм зажима
шпунта, позволяющий использовать установку для погружения и извлечения
стального шпунта Ларсен-IV и Ларсен-V.
26
Основные технические характеристики установок вдавливания
УСВ-120 (120М), УСВ-160
УСВ-120
Параметры установки
УСВ-160
(120М)
30х30; 35х35; 40х40
Сечения погружаемых свай, см
Длина свай, м
4-16
4-16
Максимальное усилие вдавливания, кН
1200
1600
Скорость вдавливания, м/мин
2,0
2,0
Масса установки, т
117
135
Удельное давление гусениц установки на
0,180
0,10
грунт, МПа
Метод передвижения установки по
Самоходная, на гусеничном
строительной площадке
ходу
Максимальная скорость передвижения
1,5
1,5
самоходом, км/ч
Максимальная потребляемая мощность,
150
180
кВт
Габаритные размеры установки в рабочем
положении, м:
Б
9,50
9,90
В
3,62 (13,36)
3,62
Г
3,80
3,80
Ж
7,55
7,55
Ларсен-IV
-
300
-
Тип и марка погружаемого шпунта
Максимальный диаметр бурения, мм
Производительность установок в среднем составляет 5 – 15 свай в смену в
зависимости от грунтовых условий, длины свай и принятой технологии
производства работ.
Усилие
вдавливания
без
дополнительных
пригрузов
–
80
т,
с
дополнительными пригрузами – 120 (160) т.
Для погружения свай различных сечений (40х40, 35х35, 30х30 см)
27
установкой УСВ – 120 в зажимном устройстве применяют закладные «щеки».
Передвижение
установки
к
точке
погружения
осуществляется
на
гусеничном ходу. Поворот установки производится как гусеничным ходом, так и
с помощью аутригеров (на месте). Угол поворота 0 – 90 град.
Потребляемая мощность электроэнергии для работы установки – 200 кВт.
Для вдавливания сваи УСВ устанавливается таким образом, чтобы
зажимное устройство находилось над точкой погружения сваи.
Как только УСВ установлена в точке вдавливания, монтажным краном
подается свая. Для заводки сваи в зажимное устройство установки используется
кран РДК – 25 с длиной стрелы 22,5 м при демонтируемом гуське. Кран может
находиться как на бровке котлована, так и в котловане. Взаимное расположение
установки и крана должно обеспечивать машинисту крана хороший обзор. При
производстве работ в условиях непосредственной близости к конструкциям
существующих зданий и сооружений заводка сваи производится грузовой стрелой
установки.
Технология погружения свай состоит из операций:
- подъем сваи и заводка ее в зажимное устройство;
- зажим сваи с помощью гидравлического цилиндра в зажимном
устройстве;
- вертикальное перемещение вниз зажимного узла с помощью двух
цилиндров; величина хода цилиндров – 1,0 м. При достижении крайнего нижнего
положения зажимное устройство разжимается, вдавливающий узел поднимается в
крайнее верхнее положение, и далее цикл повторяется.
Для погружения свай до проектной отметки ниже поверхности грунта
используется металлическая свая – кондуктор.
Работы производятся в строгом соответствии с технологическими картами и
инструкциями для персонала.
28
Технология производства работ по рыхлению грунта и устройству
лидерных скважин.
В непосредственном примыкании (до 8 м) к существующему зданию
следует после устройства одной лидерной скважины погрузить в нее сваю.
На расстоянии более 8 м от существующего здания случае допускается
бурение подряд до 8 – 10 скважин (в зависимости от грунтовых условий) с
последующим погружением в них свай. В этом случае для проведения буровых
работ в комплекс технологического оборудования целесообразно включать
специальную буровую установку.
Технология применения дополнительного пригуза установок вдавливания
Для
увеличения
усилия
вдавливания
на
установке
монтируется
дополнительная грузовая платформа. Вес стандартного дополнительного груза –
36 т. С использованием дополнительного пригруза усилие вдавливания
увеличивается до 120 т (160 т для УСВ-160).
Устройство для дополнительного пригруза состоит из двух горизонтальных
балок, прикрепленных к установке, к которым монтируются 2 тяги.
А. Пригруз на поверхности
Б. Пригруз на бровке котлована
котлована
Рис. 4. Пригруз установки вдавливания.
На установленные тяги укладывается груз, вес которого определяется
необходимым усилием вдавливания сваи. Конструкция пригрузочного устройства
позволяет вдавливать сваи когда грузовая площадка находится в одной плоскости
с основанием установки (рис. 4а), или у бровки котлована (рис. 4б), но не более
чем 1,0м.
29
Монтаж осуществляется в следующей последовательности:
- Монтируются балки 1 (рис. 5). Балка подается на УСВ и крепится
болтами. Установленные балки соединяются раскосами со станиной УСВ при
помощи металлических пальцев, которые надежно шплинтуются.
- Монтаж тяг 2 (рис. 5). Тяга посадочным отверстием надевается на
свободный конец балки 1 и закрепляется стопорным металлическим закладным
элементом. Сначала монтируется левая тяга, затем монтируется правая. Тяга
опорной
частью
кронштейнов
устанавливаются
на
землю.
Свободное
пространство посадочного отверстия заполняется металлическими прокладками 3.
- Загрузка устройства грузами 4. На установленные на одном уровне тяги
монтируется груз, вес которого определяется необходимым усилием вдавливания
сваи.
Рис. 6. Монтаж пригруза:
1 – балка; 2 –тяга; 3 – прокладка; 4 – плиты пригруза.
После выполнения работ по вдавливанию сваи тяги разгружаются,
монтажным краном поднимаются над землей на 15 – 25 см и фиксируются при
помощи металлических прокладок, вставленных в свободное пространство
посадочных отверстий тяг.
30
А. Монтаж балки
Б. Монтаж грузовых тяг
Рис. 5. Монтаж элементов пригруза
Во избежание скольжения дополнительных грузов под ними на плиту
укладываются прокладки.
Разгрузка плит производится в обратной последовательности.
Работы по монтажу и демонтажу установки производятся в строгом
соответствии с технологическими картами и инструкциями для персонала.
Погружение свай методом вдавливания в зонах непосредственного
примыкания к существующим зданиям и сооружениям
Габариты
вдавливающей
установки
позволяют
погружать
сваи
на
расстоянии не менее 1,25м от существующих зданий. Работы по вдавливанию
свай в непосредственном примыкании к зданиям на фундаментах мелкого
заложения должны выполняться установками типа УСВ – 120 (120М, 160) с
применением предварительного рыхления грунта и дополнительного пригруза
установки.
Использование
установки
ГД-170/112
в
подобных
условиях
нецелесообразно.
Технологическая схема производства работ приведена на рис. 6.
Работы по вдавливанию свай производятся, как правило с поверхности
земли, без отрывки котлована.
31
Площадка с которой будут погружаться сваи, должна быть горизонтально
спланированой и усилена песком и щебнем для обеспечения маневра установки.
Необходимость рыхления грунта или выполнения лидерных скважин перед
погружением
сваи
определяется
проектом
и
инженерно-геологическими
условиями конкретного объекта.
Во
время
производства
работ
осуществляется
инструментальные
наблюдения за примыкающими зданиями. В случае технологических перерывов в
работе или по её окончании следует устанавливать УСВ не ближе 5 м от стены
здания, а разворот установок на аутригерах должен выполняться на расстоянии не
ближе 6м от стены зданий. Порядок погружения свай и темп производства работ
должны быть оговорены в ППР (рис. 6, 7). Темп работы в условиях
непосредственного примыкания к зданиям (1,25 м) – не более 3х свай в день.
В условиях непосредственного примыкания свайного ряда к стене
существующего здания использование дополнительного пригруза невозможно из
за
его
габаритов.
В
таких
случаях
для
погружения
свай
требуются
дополнительные технические и проектные решения.
Необходимо погружать за смену сваи с наибольшим удалением друг от
друга для предотвращения неравномерных нагрузок на примыкающее здание.
При расположении свайного поля кустами порядок погружения свай
распределяется аналогично, т. е. сначала погружается одна свая из первого куста,
затем свая из последнего, и в третью очередь – из среднего. В следующую смену –
таким же образом, но не более 3-х штук в смену.
2
II
III
5
4
3
IV
6
7
VI
9
8
VII
Рис. 6. Технологическая схема вдавливания с предварительным рыхлением грунта и с применением
дополнительного и пригруза установки.
I – рыхление грунта по оси вдавливания сваи до заданной отметки; II – передвижение установки УСВ на точку
вдавливания; III – извлечение шнековой колонны из забоя с реверсом вращения; IV – подача сваи во вдавливающий
узел; V –пригруз установки железобетонными плитами; VI – вдавливание сваи; VII – освобождение установки от
пригруза.
1–установка вдавливания; 2–шнековая буровая установки; 3 – стрела крана; 4– узел вдавливания; 5 –
разрыхленный грунт; 6 – система статического пригруза; 7 – плотный слой грунта; 8 – железобетонные плиты; 9 – свая
1
I
32
33
Рис.
7.
Пример
последовательности
погружения
существующего здания.
Порядок вдавливания свай:
1-й день: 1 – свая №1
2 – свая №10 (последняя в ряду)
3 – свая №6 (средняя в ряду)
2-й день:
1 – свая №2
2 – свая №9
3 – свая № 5
свай
вблизи
34
9.
ПОГРУЖЕНИЕ ШПУНТА МЕТОДОМ ВДАВЛИВАНИЯ
Установки УСВ – 120 (160) могут также погружать металлический шпунт
типа “Ларсен IV”. При вдавливании металлического шпунта установка может
располагаться как вдоль оси шпунтового ряда, так и поперёк её (рис. 8).
Требования к погружаемому шпунту:
-
прямолинейность шпунтовых элементов.
-
сохранность замков и отсутствие на них заусенцев.
-
отсутствие на шпунтовых элементах грунта.
-
смазка замков солидолом.
Для погружения шпунта используется монтажный кран, отвечающий по
грузоподъемности массе погружаемых шпунтовых эдементов. Погружению
шпунта предшествуют его строповка, подъем и заводка в зажимное устройство
УСВ. Для предотвращения падения шпунтового элементов в верхней части его
прорезают отверстие для строповки универсальным стропом.
Вариант технологии погружения шпунта выбирается в зависимости от
габаритов площадки и приближения к существующим зданиям и сооружениям.
Рис. 8. Варианты расположения установкидля погружения шпунта
Для зажатия шпунтового элемента зажимное устройство УСВ – 120
оборудовано специальными вставками.
До проектной отметки шпунт погружается при помощи специальной
35
накладки.
Расстроповку шпунтового элемента производят тогда, когда место
строповки будет находиться на уровне рабочей площадки копровщика.
10.
КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ВДАВЛИВАЕМЫХ СВАЙ
Причинами разрушения свай при вдавливании являются:
- заводская некондиция свай;
- перекос свай при вдавливании;
- наличие твердых включений в грунте под острием сваи в процессе
вдавливания.
Восстановление
поврежденных
свай
по
соглашению
с
заказчиком
возможно, если сваи погружаются в куст или на свайных полях. Одиночные сваи
в ленточном расположении при их повреждениях должны дублироваться.
При ведении свайных работ с применением метода вдавливания следует
вести журнал погружения или устройства свай.
При погружении свай вдавливанием необходимо контролировать: усилия
зажима и вдавливания, вертикальность сваи и глубину погружения.
Для
контроля
усилий
зажима
и
вдавливания
в
гидравлических
вдавливающих установках применяют манометры, измеряющие по давлению
масла в гидроцилиндрах зажима и вдавливания соответственно боковую и осевую
нагрузку на погружаемую сваю. Манометры должны пройти метрологическую
поверку и иметь дополнительную шкалу усилий (кН, или тс) или таблицу
пересчета давлений в атм. на тонны сил.
Установка УСВ-120М дополнительно оснащена самопишущим манометром
МСИР-12Д, который позволяет вести автоматическую запись на диаграммной
ленте усилия вдавливания в зависимости от глубины погружения сваи. Возможно
применение и других самопишущих приборов. Глубину погружения сваи
определяют с помощью ходографов различных типов.
36
Для
каждой
погружаемой
вдавливанием
сваи
необходимо
вести
непрерывный контроль усилия вдавливания и глубины погружения. Результаты
измерений заносят в журнал свайных работ, после чего по ним строят графики
зависимости
усилия
вдавливания
от
глубины
погружения
свай.
При
использовании самопишущих приборов для контроля усилия вдавливания
графики не строят, а к журналу свайных работ прилагают диаграммную ленту
прибора с записью изменения усилия вдавливания для каждой сваи.
На конечной стадии погружения усилие вдавливания следует измерять по
возможности тщательно, чтобы с достаточной степенью точности оценить
несущую способость погруженной сваи по конечному усилию вдавливания.
37
11.
МОНТАЖ И ДЕМОНТАЖ УСТАНОВОК УСВ
Монтаж и демонтаж установки производится с помощью монтажного крана
грузоподъемностью не менее 25 т.
Для транспортировки установок УСВ
производится частичный ее
демонтаж: отсоединяется зажимное устройство, снимается упорная площадка
зажимного устройства, боковые аутригеры приводятся в транспортное положение
(прижимаются вдоль гусениц).
Перебазирование установки осуществляется на 80 – тонном трейлере.
При монтаже – демонтаже установок необходимо руководствоваться
данным техническим описанием и инструкцией завода – изготовителя.
Порядок работ при демонтаже установки.
1. Зажимное устройство установки опустить на выполненную под ним
шпальную клетку;
2. Отсоединить цилиндры вдавливания от зажимного устройства и поднять
их в верхнее положение, после чего установка должна отъехать от зажимного
устройства;
3. Снять зажимное устройство со шпальной клетки и погрузить на
автотранспорт;
4. Отсоединить
жесткие
тяги
от
упорной
площадки. Эту работу
производить только после застроповки упорной площадки монтажным краном
грузоподъемностью не менее 16 т.
5. С помощью монтажного крана снять упорную площадку и погрузить на
автотранспорт. Места строповки упорной площадки определяются опытным
путем, исходя из того, что груз после строповки и подъема его на высоту 20см над
опорой должен принять горизонтальное положение.
6. Снять
опоры
аутригеров.
Аутригеры
привести
в
транспортное
положение.
Монтаж установки производить в обратном порядке ее демонтажу.
Перед началом демонтажа необходимо иметь в наличии комплект заглушек
для перекрытия отсоединяемых от цилиндра трубопроводов.
38
12.
ТЕХНИКА БЕЗОПАСНОСТИ
Специальные строительные работы по погружению свей с применением
метода вдавливания должны выполняться в соответствии с государственными
техническими
материалами
ССБТ,
СНиП
12-03-2001
«Охрана
труда
в
строительстве», СанПиН 1042-73 «Организации технологических процессов и
гигиеническими
требованиями
к
производственному
оборудованию»,
требованиями Госгортехнадзора РФ, Госэнергонадзора РФ, Главного управления
пожарной охраны МВД РФ, техническими условиями на применяемые изделия,
материалы, вещества, оборудование, приметодления, инструменты и т.п.
В целях обеспечения сохранности существующих зданий и сооружений,
устойчивости территории (откосов, стонов), вблизи которых предполагается
строительство, свайные работы следует выполнять строго в соответствии с
проектом производства работ, где должны быть учтены все особенности данной
строительной площадки, а также опасные и вредные факторы согласно ГОСТ
12.0.003-74 (1999).
Строительная площадка должна отвечать СНиП 12-03-2001 и СНиП 2.09.0487**,
противопожарным
нормам
и
правилам,
нормам
и
правилам
электробезопасности, а также другим нормативным документам, учитывающим
специфику выполняемых работ.
Границы опасных зон, в пределах которых может возникнуть опасность
падения предметов с высоты, должны быть установлены в соответствии со СНиП
12-03-2001.
Строительная площадка, проезды и проходы, а также рабочие места в
темное время суток должны быть освещены. Тип дорожного покрытия и толщину
слоя подсыпки устанавливают в проекте производства работ.
Складировать и хранить материалы, изделия, элемента строительных машин
и технологической оснастки следует в соответствии со СНиП 12-03-2001, ГОСТ
12.3.009-76**, а также требованиями безопасности, изложенными в технический
материалах и технических условиях на оборудование конкретного вида.
39
К обслуживанию грузоподъемных машин и технологической оснастки
должны
допускаться
лица,
знающие
должностные
и
эксплуатационные
инструкции, устройство машин и оснастки, обученные, аттестованные и имеющие
удостоверения
(см.
"Правила
устройства
и
безопасной
эксплуатации
грузоподъемных кранов).
Сварочные работы вдавливающих, буровых и подъемно-транспортных
машин и механизмов следует выполнять с использованием оборудования и
технологической оснастки, отвечающих СНиП 12-03-2001, ПБ 10-382-00
"Правила устройства и безопасной эксплуатации грузоподъемных кранов", ГОСТ
12.3.003-86 (2000) «Работы электросварочные. Требования безопасности» и
соответствующим техническим условиям.
Перемещение, монтаж и работу вдавливающих установок, буровых станков
и кранов вблизи выемок (котлованов, траншей, канав) с неукрепленными
откосами разрешаются только за пределами призмы обрушения грунта на
расстоянии, определенном в проекте производства работ. При отсутствии таких
указаний допускаемое расстояние от бровки откоса до ближайших опор машин
следует принимать по табл. 3 СНиП 12-03-2001.
Электробезопасность на строительной площадке и участках работ должна
обеспечиваться в соответствии с ПОТ РМ-016-2001 «Межотраслевые правила по
охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок».
Лица, обслуживающие электроустановки, должны быть обеспечены
защитными средствами в соответствии с "Правилами", а также обучены и
аттестованы по квалификационной группе техники безопасности.
Пожарную безопасность на строительной площадке, участках работ и
рабочих местах необходимо обеспечивать в соответствии с "Правилами пожарной
безопасности при производстве строительно-монтажных работ" и "Правилами
пожарной безопасности при производстве сварочных и других огневых работ на
объектах народного хозяйства", а также согласно ГОСТ 12.1.004-91 «Пожарная
безопасность».
40
13. ЛИТЕРАТУРА
1.
СНиП 3.01.01-85
Организация строительного производства
2.
СНиП 12-04-2002 Безопасность труда в строительстве
3.
СНиП 2.02.03-85
Свайные фундаменты
4.
СНиП 3.02.01-87
Земляные сооружения основания и фундаменты
5.
СНиП II-23-81*
Стальные конструкции
6.
СНиП 2.02.01-83* Основания зданий и сооружений
7.
СНиП 3.01.03-84
8.
ВСН 490-87
Геодезические работы в строительстве
Проектирование и устройство свайных фундаментов
и шпунтовых ограждений в условиях реконструкции
промышленных предприятий и городской застройки
9.
СП 11-110-99
Авторский надзор за строительством зданий и
сооружений
10.
ГОСТ 20069-81
Грунты метод полевого испытания статическим
зондированием
11.
ТСН 50-302-96
Устройство фундаментов гражданских зданий и
сооружений в Санкт-Петербурге и на территориях,
административно подчинённых Санкт-Петербургу