Главная Минимаркер Мосты и тоннели Минимаркер Строительство городских мостовых сооружений Минимаркер Сооружение фундаментов мостовых опор на сваях-оболочках

Сооружение фундаментов мостовых опор на сваях-оболочках

Страница 13 из 17

Сваи-оболочки – это полые сваи диаметром 0,8 м и более. Такие сваи погружают в грунт с открытым нижним концом.

Рассмотрим более подробно технологию сооружения фундамента мостовых опор с использованием свай-оболочек, она состоит из следующих элементов:

  • изготовление на берегу пространственного распорно-направляющего каркаса и доставка его к будущей опоре на плавсистеме;
  • наводка каркаса на оси опоры и закрепление якорями и маячными сваями;
  • установка на дно водоема сваи-оболочки или ее секции через гнезда в ящике-каркасе;
  • закрепление на верху оболочки переходника-наголовника и вибропогружателя;
  • погружение сваи-оболочки с одновременной выборкой грунта из внутренней полости;
  • опускание в оболочку арматурного каркаса;
  • заполнение внутренней полости оболочки бетонной смесью;
  • сооружение ростверка и надфундаментной части опоры.

Область применения фундаментов на сваях-оболочках:

  • большие глубины в водоеме;
  • несвязные и малосвязные грунты основания опоры;
  • большое количество опор на однотипных сваях-оболочках.

Достоинства технологии:

  • индустриальность;
  • высокое качество железобетонных свай-оболочек заводского изготовления;
  • большая несущая способность свай-оболочек.

Недостатки:

  • для работы с секциями свай-оболочек необходимы мощные краны;
  • для доставки секций нужны мощные транспортные средства;
  • высокая энергоемкость виброметода.

Собранный (изготовленный) на берегу пространственный каркас с помощью плавсредств доставляется к месту установки на реке (рис. 2.31).

Погружение свай-оболочек производится виброметодом с применением мощных вибропогружателей (рис. 2.32).

Каркас может быть обустроен днищем с отверстиями и боковыми стенками из дерева или металла. Его сооружают так, чтобы была возможность демонтажа и повторного использования.

Каркас на ось опоры наводят буксирными и пеленажными катерами, используя пункты геодезической основы и применяя метод засечек.

Наводка и опускание распорно-направляющего ящика-каркаса

Рис. 2.31 – Наводка и опускание распорно-направляющего ящика-каркаса: a – доставка каркаса; б – опускание каркаса

Для точного наведения каркаса в плане используют полиспасты и лебедки, расположенные на плашкоуте. На плашкоут также удобно поместить кран для установки секций свай-оболочек, вибропогружателя и средства выборки грунта из оболочек.

После наводки на ось моста и установления центра опоры плашкоут закрепляют маячными сваями по углам каркаса. Ими могут быть как специально забитые металлические или железобетонные сваи, так и угловые сваи-оболочки.

Погружение свай-оболочек

Рис. 2.32 – Погружение свай-оболочек с наращиванием секций и разработкой грунта из внутренних полостей оболочек

Сваи-оболочки можно предварительно укрупнить соединением секций (обычно фланцевыми стыками). В случае необходимости (при большой глубине воды) секциям можно придать плавучесть для их объединения до опускания на дно. Затем на укрупненную сваю-оболочку устанавливают и закрепляют болтами металлический переходник-налоговник. На него, в свою очередь, устанавливают и закрепляют вибропогружатель, который и осуществляет погружение сваи-оболочки (рис. 2.33, а).

По мере погружения оболочку наращивают с постановкой полного количества болтов и обваркой фланцев секций сваи-оболочки по контуру. Фланцевый стык секций покрывают обмазочной гидроизоляцией.

Эффективным средством ускорения погружения оболочки является подмыв. Для этого подмывные трубки (водонапорные иглы) располагают по контуру оболочки (рис. 2.33, б).

Также эффективна опережающая разработка грунта внутри сваи-оболочки грейфером или эрлифтом ниже ножа оболочки.

Виброметод при погружении свай-оболочек

Рис. 2.33 – Виброметод при погружении свай-оболочек: а – крепление вибропогружателя на свае-оболочке; б – размещение подмывных водонапорных трубок; 1 – вибропогружатель; 2 – переходник-наголовник; 3 – болты крепления; 4 – фланец оболочки; 5 – оболочка

Методы разработки грунта из внутренней полости сваи-оболочки зависят от грунтовых условий. Грунт разрабатывается:

  • одноканатным грейфером (виброгрейфером в связных грунтах);
  • эрлифтом (в несвязных грунтах);
  • гидроэлеватором (в связных грунтах);
  • ударно-канатным или вращательным буровыми методами (в галечниковых грунтах или полутвердых глинах).

Работа эрлифта показана на рис. 2.34.

Работа эрлифта

Заполнение внутренней полости оболочки бетонной смесью выполняется методом ВПТ (рис. 2.35). Смесь должна быть литой и иметь осадку конуса (ОК) не менее 16–20 см. Основное требование – конец бетонной трубы должен быть всегда заглублен в бетон.

Величина заглубления конца бетонолитной трубы (h) в бетон должна быть не менее

190114_f1

где Н – глубина погружения сваи-оболочки.

Интенсивность бетонирования J должна быть высокой, не менее J ≥ 2 м3/(час·м2). При этом должно выполняться условие

J ≥ h/2К, м/ч,

где К – показатель сохранения подвижности бетонной смеси, час, – время, за которое ОК уменьшается до 15 см (К ≈ 0,6 ч).

Бетонирование внутренней полости сваи-оболочки методом ВПТ

Рис. 2.35 – Бетонирование внутренней полости сваи-оболочки методом ВПТ: a – опускание бетонолитной трубы; б – заполнение трубы бетонной смесью

Порядок работ:

  1. Опускание бетонолитной трубы в оболочку.
  2. Промывка забоя напорной струей воды.
  3. Подача бетонной смеси в бункер бетонолитной трубы (предварительно в устье бункера устраивают пробку, например, из ветоши, которую закрепляют в верхней части бункера проволокой).
  4. Быстрый сброс бетонной смеси в трубу, для чего обрубают проволоку. Заполнение трубы новой порцией бетонной смеси.
  5. Наддергивание и быстрое осаживание трубы. Главное – не допустить прорыва воды в бетонолитную трубу снизу.

Вибропогружение свай-оболочек

Железобетонные полые сваи диаметром до 0,8 м (погружаемые обычно с закрытым концом) и сваи-оболочки (погружаемые с открытым концом) диаметром до 2,0 м, изготовляют методом центрифугирования на заводах МЖБК. Сваи-оболочки можно изготовлять в вертикальных цилиндрических виброформах. На стройплощадке секции пустотелых свай обычно соединяют сваркой обечаек с постановкой накладок, а свай-оболочек – болтами на фланцах. Металлические части стыков секций перед погружением бетонируют или, как отмечалось в предыдущей лекции, защищают от коррозии специальными составами (например, полимерными или битумными). Внутренние полости погруженных в грунт тонкостенных свай-оболочек обычно армируют (подвешивают арматурные каркасы цилиндрической формы) и заполняют бетонной смесью. Толстостенные сваи-оболочки с двухрядным армированием не заполняют бетоном, даже если используют на водотоках с умеренным ледоходом. Часто они имеют только бетонную пробку в нижней части сваи-оболочки.

Как отмечалось ранее, погружение свай-оболочек производят вибропогружателем, жестко соединенным со сваей через переходник-наголовник. Болтовое соединение оболочки с наголовником прочно, но неудобно: приходится выполнять трудоемкие работы по установке и снятию вибропогружателя. Целесообразно использовать безболтовые зажимные гидравлические наголовники, позволяющие сократить трудозатраты в 8–10 раз. Кроме вибропогружателя соответствующей мощности, для погружения свай-оболочек необходимы направляющие каркасы и оборудование для извлечения грунта из внутренней полости. Для несвязных грунтов используют грейферы, эрлифты и гидроэлеваторы, для связных плотных грунтов – виброгрейферы, которые подвешивают на стрелу крана.

В отечественной практике хорошо зарекомендовали себя низкочастотные вибропогружатели ВП-170 и ВПМ-170, обеспечивающие погружение железобетонных свай-оболочек диаметром 1,6 м на глубину 60–70 м. Для погружения в грунт оболочек диаметром 3,0 м используют спаренный вибропогружатель из двух ВП-170, закрепленных на едином наголовнике.

Используют также вибропогружатель ВУ-1,6 с проходным отверстием в центральной части, который можно не снимать во время работ по извлечению грунта из внутренней полости оболочки.

Погружение свай-оболочек рекомендуется вести по поточной технологии, обеспечивающей минимум простоев оборудования. Для этого в работе одновременно должны находиться 3–4 оболочки. Каждая из них участвует в определенной операции:

  • установке в направляющий каркас;
  • наращивании очередной секции;
  • креплении вибропогружателя;
  • погружении;
  • извлечении грунта из внутренней полости.

Тип вибропогружателя выбирают, исходя из необходимой вынуждающей силы. Для низкочастотных вибропогружателей значение необходимой вынуждающей силы Рв определяется по формуле

Рв = 1,4Ф – 3Q/κ,

где Ф – расчетная несущая способность сваи по проекту, кН;

Q – вес вибросистемы (включая вибропогружатель, сваю и наголовник), кН;

κ – коэффициент снижения бокового сопротивления грунта во время вибропогружения, принимаемый по табл. 2.12.

Таблица 2.12 – Значение коэффициента κ

Значение коэффициента κ

В любом случае должны выполняться условия: Рв > 1,3Q при погружении свай-оболочек с извлечением грунта и Рв > 2,5Q при погружении свай сплошного сечения и полых свай без извлечения грунта.

Технические характеристики некоторых отечественных вибропогружателей для погружения свай и свай-оболочек приведены в табл. 2.13.

Для ориентировочного выбора типа вибропогружателя можно использовать данные, приведенные в табл. 2.14.

Выбор источника питания вибропогружателя надо производить с учетом перегрузки его электродвигателей на 30–35%.

Таблица 2.13 – Технические характеристики отечественных вибропогружателей

Технические характеристики отечественных вибропогружателей

МШ-2М – вибропогружатель для погружения и извлечения шпунта.

Таблица 2.14 – Данные для выбора вибропогружателя

Данные для выбора вибропогружателя

Недостатками вибропогружателей с электромеханическим приводом является высокая потребляемая мощность и частый выход из строя электродвигателей из-за воздействия вибрации и сгорания обмоток.

За рубежом используют свайные гидровибропогружатели (табл. 2.15).

Таблица 2.15 – Технические характеристики гидровибропогружателей зарубежного производства

Технические характеристики гидровибропогружателей зарубежного производства

Технология погружения сваи-оболочки обычно слагается из следующих процессов:

  • транспортировки секций сваи-оболочки в пределах стройплощадки;
  • подъема секции и установки ее в направляющие устройства;
  • соединения секций между собой;
  • установки и закрепления вибропогружателя на оболочке;
  • погружения сваи-оболочки;
  • выборки грунта из внутренней полости оболочки;
  • установки (подвески) арматурного каркаса в оболочку;
  • заполнения внутренней полости оболочки бетонной смесью.

Арматурный каркас

Способы погружения сваи-оболочки определяются грунтовыми условиями и глубиной погружения, их можно принимать в соответствии с табл. 2.16.

После выборки грунта из внутренней полости сваи-оболочки при необходимости в нее опускают арматурный каркас (рис. 2.36).

Подводная укладка бетонной смеси в оболочку производится через бетонолитную трубу длиной до 50 м. Она состоит из секций по 6–10 м с водонепроницаемыми прокладками между ними и фланцевыми стыками на болтах.

Таблица 2.16 – Способы погружения свай-оболочек

Грунты

Глубина погружения, м

Рекомендуемые способы погружения сваи-оболочки

Водонасыщенные

Несвязные рыхлые

 

Текуче- и мягкопластичные связные

до 5

5-10

 

свыше 10

Под действием силы тяжести

То же, с опережающей выборкой грунта из оболочки

 

Вибропогружение

Плотные и средней плотности несвязные

 

Тугопластичные и полутвердые глинистые

до 5

 

 

5 и более

Под действием силы тяжести с опережающей выборкой грунта из оболочки

 

Вибропогружение с выборкой грунта из оболочки

Все грунты со скальными прослойками и валунами более 30 см

независимо от глубины

Опускание в лидерную скважину, вибропогружение с удалением препятствий бурением

Если необходимо обеспечить высокий класс бетона заполнения, в оболочки следует укладывать не литую, а жесткую бетонную смесь. Чтобы она растекалась во внутренней полости, в нижней части бетонолитной трубы закрепляют 1–2 вибратора (рис. 2.37) мощностью по 1–1,5 кВт. При этом необходимо не допустить прорыва воды внутрь бетонолитной трубы.

Крепление вибраторов к низу бетонолитной трубы

Рис. 2.37 – Крепление вибраторов к низу бетонолитной трубы: 1 – фланец; 2 – нижняя секция трубы; 3 – центратор трубы; 4 – кабель; 5 – муфта; 6 – трубка; 7 – крепление вибратора; 8 – вибратор; 9 – бандаж; 10 – прокладка


© 2013 - 2017 Учебно-образовательный портал "Все лекции"
Материалы, представленные на страницах нашего сайта, созданы авторами сайта, присланы пользователями, взяты из открытых источников и представлены на сайте исключительно для ознакомления. Все авторские права на материалы принадлежат их законным авторам.
Разработка сайта - Скобелев Алексей





Яндекс.Метрика