Дана обобщающая теория прогнозирования бездефектной технологии погружения свай на основе нового принципа бездефектности. Рассмотрены методы прогнозирования процесса погружения свай и оболочек Молотами и вибропогружателями, т.е. построения расчетным путем кривых погружения свай в различные талые и мерзлые грунты. Даны предложения по определению показателей, необходимых для выполнения расчетов динамического сопротивления грунтов, мощности молотов и вибропогружателей, ударной стойкости свай и др. Показана методика проведения расчетов по прогнозированию и выбору на этой основе наиболее рационального погружателя и технологии работ. Приведены примеры расчетов по прогнозированию. Предназначена для научных и инженерно-технических работников научно-исследовательских и строительных организаций.

Введение

Глава I. Методология обеспечения бездефектного погружения свай и выбора оборудования
1. Существующая методология
2. Предлагаемый принцип бездефектного погружения свай

Глава II. Теория прогнозирования процесса погружения свай
1. Сущность метода прогнозирования
2. Модели взаимодействия сваи с грунтом
3. Уравнение процесса погружения свай молотами
4. Уравнение погружения свай вибропогружателями

Глава III. Динамическое сопротивление грунтов погружению свай
1. Особенности проявления динамического сопротивления
2. Определение сопротивлений грунтов по данным динамического зондирования
3. Определение сопротивлений грунтов по данным статического зондирования и свойствам грунтов
4. Динамические сопротивления при погружении свай в мерзлые и вечномерзлые грунты
5. Влияние различных факторов на изменение сопротивления грунтов

Глава IV. Ударная стойкость свай различной конструкции
1. Влияние наголовника в передаче напряжений на голову сваи
2. Конструкции свай повышенной ударной стойкости
3. Определение параметров ударной стойкости свай
4. Номенклатура свай по ударной стойкости

Глава V. Прогнозирование бездефектной технологии погружения свай различными снарядами
1. Методика прогнозирования
2. Прогнозирование погружения свай молотами
3. Прогнозирование вибропогружения свай и оболочек
4. Технико-экономическая эффективность применения бездефектной технологии

Список литературы

Введение

Свайные фундаменты за последние годы повсеместно внедряются при строительстве сооружений различного назначения. Этому способствует их универсальность и широкая область применения, высокие технико-экономические показатели и эксплуатационная надежность. В последующие годы будет продолжаться тенденция к дальнейшему росту объемов их применения, причем лидирующее положение будет оставаться за забивными сваями.

Применение свайных фундаментов обеспечивает значительные резервы роста производительности и сокращение использования ручного труда в строительстве, т.е. эффективно позволяет решить задачи полной индустриализации строительства, поставленные XXVII съездом КПСС. Применение свайных фундаментов вместо фундаментов на естественном основании в промышленно-гражданском строительстве позволяет сократить затраты труда в 3-4 раза, объем работ на 10-40%. Следует отметить, что полученный экономический эффект от внедрения свайных фундаментов может быть значительно повышен. Поэтому дальнейшее развитие капитального строительства может базироваться только на неуклонном расширении объемов, области применения свайных фундаментов и их совершенствовании.

Высокая эффективность свайных фундаментов обусловливается их более высокой надежностью, меньшими осадками и возможностью индустриального способа ведения работ. Возможность широкой механизации всех процессов, применение мобильных сваебойных установок обеспечивают высокую производительность свайных работ. Преимущество свайных фундаментов также состоит в том, что их устройство можно вести круглогодично, не снижая темпов работ и в зимних условиях.

В условиях все возрастающих объемов применения свай, использования новых типов и конструкций свай вопросы дальнейшего повышения технико-экономической эффективности свайных фундаментов приобретают решающее значение. Однако анализ современного строительства показывает на наличие серьезных недостатков в свайном фундаментостроении.

Типичным явлением строительства является то, что после работы сваебойного агрегата остаются железобетонные леса из недобитых свай. Высота этого леса 3–5 м и более. Ежегодно вследствие срубки недобитых свай теряется свыше 0,5 млн.м³ железобетона, что соизмеримо с объемом свай, погружаемым организациями Минпромстроя (за 1975 г, погружено 740 тыс.м³). Эти потери составляют до 100 млн.руб. в год. Процесс срубки и удаления обломков свай за пределы площадки заметно повышает трудоемкость работ нулевого цикла и затягивает сроки строительства.

По данным института НИИПромстрой при строительстве отдельных объектов объем срубки доходит до 7-20% объема погруженных свай; в Главленинградстрое объем недобитых свай достигает 30%. По данным института Ленпроект, в СССР потери только от разрушения свай составляют около 4,8 млн.руб. в год. Еще выше процент разрушения и недобивок забивных свай в вечномерзлых грунтах. Аналогично дело обстоит в мостостроении и в гидротехническом строительстве. Восстановление разрушенных свай является весьма трудоемким процессом и приводит к увеличению сроков строительства и существенному повышению стоимости работ.

Отмеченные недостатки – недобивка свай до проектных отметок, частое разрушение свай или появление дефектов (выколы, оголение арматуры и др.) обусловлены многими причинами, но главнейшими из них являются несовершенство существующих методов определения погружающей способности сваебойных снарядов, сопротивление грунтов погружению свай, динамической стойкости свай и отсутствие научно обоснованной методики проектирования бездефектной технологии свайных работ. Таким образом, успешное погружение свай на проектные отметки может быть осуществлено лишь при правильном соответствии мощности снарядов, сопротивления грунтов и ударной стойкости свай. Недостаточная мощность сваепогружающих снарядов приводит к недобивке свай до проектных отметок, а при попытках добить – к разрушению, когда количество ударов превысит некоторую предельную величину. Излишняя мощность снарядов ведет к удорожанию работ и также может привести к разрешению свай при погружении.

Существующие нормы и рекомендации позволяют только приближенно определить погружающую способность молотов, обеспечивающих погружение свай. В каждом же конкретном случае, о чем свидетельствует массовая недобивка свай, нормы не гарантируют погружение свай на проектные отметки, а тем более бездефектность их погружения. Кроме того, они не позволяют ни предсказать ход самого процесса погружения свай, ни наметить необходимые мероприятия по его обеспечению и облегчению, ни выбрать наиболее рациональное оборудование. Поэтому в современных условиях нормы недостаточны в силу того, что неудовлетворительно решают техническую сторону вопроса, а также потому, что не позволяют рассмотреть его технологическую и экономическую стороны.

Для решения задачи, касающейся исключения разрушения и недобивок свай, нами сформулирован новый принцип бездефектности погружения и получены соответствующие теоретические решения. Разработанные решения позволяют быстро рассчитать значительное количество вариантов погружения свай или оболочек, решить сложные технологические вопросы не эмпирическим путем, т.е. путем проб и ошибок, а на основе анализа расчетов, позволяющих еще в процессе проектирования отсеять неудачные варианты и выбрать наиболее рациональные и эффективные решения с учетом имеющегося оборудования, средств, ресурсов и резервов времени. Благодаря внедрению этого метода исключаются также затраты средств на опробование сваепогружающего оборудования, возрастает культура производства и качество работ.

В целях обеспечения условий бездефектного погружения свай на проектные отметки нами разработан новый подход в определении погружающей способности сваебойных снарядов, состоящий в прогнозировании самого процесса погружения свай и анализе полученных результатов. Прогнозирование состоит в построении расчетным путем кривой процесса погружения сваи (ходограммы), которая является исчерпывающей характеристикой погружающей способности данного снаряда в рассматриваемых условиях, так как наглядно и полностью отражает возможность погружения сваи на заданную отметку, ход процесса на разных глубинах, скорость погружения и имеющие место отказы.

Метод может быть применен как для глинистых, так и для песчаных грунтов, находящихся в талом, мерзлом или вечномерзлом состоянии. Он распространяется на различные типы молотов (подвесные механические, паровоздушные одиночного и двойного действия, дизельные трубчатые и штанговые, гидромолоты и др.), вибропогружателей (низкочастотные типа ВП, высокочастотные с подрессоренной пригрузкой типа ВПП, вибромолоты), установок комбинированного действия (вибровдавливающие установки типа ВВПС и др.) и т.д. Метод позволяет прогнозировать процесс погружения различных по конструкции свай (по форме поперечного и продольного сечений, с уширениями, трубчатых и др.), и в том числе свай-оболочек, при различных технологических режимах извлечения грунта из внутренней полости.

Полученные решения позволяют впервые научно, обоснованно связать в единый алгоритм решения вопросы проектирования свайных фундаментов с вопросами выбора оборудования, технологии работ и конструкции свай, обеспечивающими бездефектность процесса погружения, т.е. практически исключить повреждения и недобивку свай, и таким образом являются основами научной технологии ведения свайных работ. Все указанные вопросы решаются на основе данных инженерно-геологических изысканий заблаговременно, еще в период проектирования фундаментов.

Применение разработанных методов позволяет исключить необходимость применения пробных свай для опробования и выбора сваебойного оборудования, получить экономический эффект 10-30 руб. на 1 м³ погруженных свай, сэкономить сталь и бетон, повысить эффективность и качество свайных работ.

Разработанные решения были внедрены во многих строительных подразделениях (например, в тресте №28 Главленинградстроя,в строительном тресте №6 Главархангельскстроя, в Дорстройтресте Октябрьской железной дороги, в трестах Гидроспецфундаментстроя, Мостостроя-6, Севзаптрансстроя и др.), и везде был получен положительный эффект.

Целью данной работы является ознакомить широкие круги инженеров с новым методом определения погружающей способности молотов и вибропогружателей и выбора рационального оборудования, с особенностями проектирования бездефектной технологии погружения свай, с методикой проектирования различных технологических и технических мероприятий по облегчению погружения свай.