Проектирование фундаментов под опору моста

         Е_d – расчётная энергия удара молота, кДж;

         F_d – несущая способность свай, кН;

         m₁ – полная масса молота, т;

         m₂ – масса сваи с наголовником, т;

         m₃ – масса подбабка, т;

            e² = 0,2 – коэффициент восстановления удара. В процессе погружения сваи следует контролировать ее отказ.

    Решение

    Отказ сваи 35´35см, длиной 11м, забиваемой молотом С-1047А 

    S_a=

м.

 

    

    8 Технико-экономическое  сравнение двух  вариантов  и  выбор наиболее  рационального из  них 
 

    В данном курсовом проекте рассматриваются  два варианта фундаментов: фундамент мелкого заложения и свайный фундамент. В применении к заданным геологическим условиям в качестве проектного выбран свайный фундамент. Так как верхний слой и второй слой по своим физико-прочностным характеристикам не могут служить надёжным основанием под фундамент. Наиболее эффективными, при данных геологических условиях будут применение свайного фундамента.

    Как при производстве работ по возведению свайного фундамента, так и при  устройстве фундамента мелкого заложения  необходимо задействовать большее  количество технических средств, а следовательно и материальных ресурсов на их обслуживание. Свайные фундаменты устраиваются под отдельные элементы конструкций, а в пролётах, между кустами свай, может устанавливаться оборудование большой массы.

    В данном случае более эффективным будет являться устройство свайного фундамента.

 

    

    9 Краткое описание  технологии сооружения  выбранного варианта  фундамента 
 

    С предприятий стройиндустрии или  баз комплектации строительных организаций железобетонные сваи доставляют к месту работ в подготовленном виде.

    Сваи  погружают ударом, вибрацией, вдавливанием, завинчиванием, с использованием подмыва и электроосмоса, а также комбинациями этих методов. Эффективность применения того или иного метода зависит в основном от грунтовых условий.

    В данном курсовом проекте погружение свай ведется ударным методом.

    Ударный метод основан на использовании  энергии удара (ударной нагрузки), под действием которой свая нижней заостренной частью заглубляется в грунт. По мере погружения она смещает частицы грунта в стороны, частично вниз, частично вверх (на дневную поверхность). В результате погружения свая вытесняет объем грунта, практически равный объему ее погруженной части, и таким образом дополнительно уплотняет грунтовое основание. Зона заметного уплотнения грунта заметно распространяется в плоскости, нормальной к продольной оси сваи, на расстояние, равное 2…3 диаметрам сваи.

    Ударную нагрузку на оголовок сваи создают  специальными механизмами-молотами самых разных типов, основными из которых являются дизельные.

    В данном курсовом проекте на строительной площадке применяется трубчатый дизель-молот.

    В трубчатых дизель - молотах неподвижный  цилиндр, имеющий шабот (пяту), является направляющей конструкцией. Ударная  часть молота- подвижный поршень с головкой. Распыление топлива и воспламенение смеси происходит при ударе головки поршня по поверхности сферической впадины цилиндра, куда подается топливо. Число ударов в минуту у трубчатых дизель - молотов составляет около 47…55.

    Основной  показатель, характеризующий погружающую  способность молота, энергия одного удара. Энергия одного удара зависит от веса и высоты падения ударной части, а также энергии сгорания топлива.

    В комплект к молоту входит, как правило, наголовник, который необходим для  закрепления сваи в направляющих сваебойной установки, предохранения головы сваи от разрушения ударами молота и равномерного распределения  удара по площади сваи.

    Внутренняя  полость наголовника должна соответствовать  очертанию и размерам головы сваи.

    Для забивки свай с целью удержания  в рабочем положении молота, подъема и установки свай в заданном положении применяют специальные подъемные устройства-копры. Основная часть копра - его стрела, вдоль которой устанавливается перед погружением и опускается по мере его забивки молот. Наклонные сваи погружают копрами с наклонной стрелой. Копры бывают на рельсовом ходу (универсальные металлические башенного типа) и самоходные - на базе кранов, тракторов, автомашин и экскаваторов.

 

    

    Универсальные копры имеют значительную собственную  массу (вместе с лебедкой-до 20 т). Монтаж и демонтаж этих копров, и устройство для них рельсовых путей - весьма трудоемкие процессы, поэтому их применяют для забивки свай длиной более 12м при большом объеме свайных работ на объекте.

    Наиболее  распространены в промышленном и  гражданском строительстве сваи длиной 6…10м, которые забивают с помощью сваебойных самоходных установок. Эти сваебойные установки маневренны и имеют устройства, механизирующие процесс подтаскивания и подъема сваи, установку головы сваи в наголовник, а также выравнивание стрелы.

    Подготовка  площадки для свайных работ. В  состав подготовительных работ входят: перенос или защита существующих инженерных сетей; освобождение площадки от строений, насаждений, мусора, снега; устройство водоотвода; планировка площадки с учетом уклона водостока; прокладка временных дорог, ограждение площадки; устройство наружного освещения, временных сетей электроэнергии, воды, пара, сжатого воздуха; организация площадок для складирования свай и других материалов; заводы и приемка свай, железобетонных элементов ростверка.

    Оси геодезической разбивки рядов свай выносят за пределы котлована  и закрепляют на обноске или створных знаках. Затем их нумеруют и составляют схему расположения знаков разбивки и привязки к опорной сети. Места погружения каждой сваи закрепляют инвентарными металлическими штырями. Вертикальные отметки голов и низа ростверков контролируют  по специально установленным реперам, которые должны быть привязаны к государственной геодезической сети. Исполнительная схема разбивки и закрепления осей свай прилагается к акту о выполненных работах.

    Транспортирование и раскладка свай. После доставки свай на объект сваевозами или другими транспортными средствами проверяется правильность маркировки элементов и проводится наружный осмотр свай. Сваи целесообразно разгружать, раскладывая непосредственно в зоне работы копра. Они могут быть уложены поодиночке или штабелями, головами к копру, перпендикулярно оси его движения.

    Железобетонные  сваи укладывают в штабеля высотой 3-4 ряда на деревянные прокладки размерами 10×6×20 см, располагаемые под монтажными петлями. При разгрузке и складировании подтаскивать сваи волоком не разрешается. Для подачи сваи к копру используют сваеустановщик, самоходный кран, автопогрузчик, оборудованный специальным захватом, или лебедку копра.  

    Забивку свай начинают с медленного опускания  молота на наголовник после установки сваи на грунт и ее выверки. Под действием веса молота свая погружается в грунт. Чтобы обеспечить правильное направление сваи, первые удары производят с ограничением энергии удара. Затем энергию удара молота постепенно увеличивают до максимальной. От каждого удара свая погружается на определенную величину, которая уменьшается по мере углубления. В дальнейшем наступает момент, когда после каждого залога свая погружается на одну и туже величину, называемую отказом.

 

    

    Сваи  забивают до достижения расчетного отказа, указанного в проекте. Измерение отказов следует производить с точностью до 1мм. Отказ принято находить как среднюю величину после замера погружения сваи от серии ударов, называемой залогом. При забивке свай дизель – молотами залог принимают равным 10 ударам, а при забивке молотами двойного действия – число ударов за 1…2 мин.

    Если  средний отказ в трех последовательных залогах не превышает расчетного, то процесс забивки свай считают законченным.

    Сваи, не давшие контрольного отказа, после  перерыва продолжительностью 2…3 дня  подвергают контрольной добивке. Если глубина погружения сваи не достигла 85% проектной, а на протяжении трех последовательных залогов получен расчетный отказ, то необходимо выяснить причины этого явления и согласовать с проектной организацией порядок дальнейшего ведения свайных работ.

    В мостостроении широко применяют типовые призматические железобетонные сваи квадратных сечений 30x30, 35x35, и 40x40 см, изготовляемые из обычного или предварительно напряжённого железобетона.

    Ненапряжённые мостовые трещиностойкие сваи (рисунок 10.1) с допустимым раскрытием трещин не более 0,1 мм используют в фундаментах с высокими ростверками и в свайных опорах-фундаментах мостов эстакадного типа. Их также изготовляют для обычных климатических условий и в северном исполнении.

    Все мостовые сваи имеют защитный слой рабочей арматуры для обычных климатических условий 30 мм, а в северном исполнении – 50 мм. Рабочая арматура свай – периодического профиля класса А-II.

    Каждой  сваи присваивается марка. Например, марка сваи СМ11-35 (рисунок 10.1) означает: С – свая; М – мостовая; 11 – длина, м (L); 35 – сторона сечения сваи, см. Также после последнего числа в обозначении могут стоять буква и следующая за ней число (в обозначениях нетрещиностойких свай эта буква и число опускаются), которые обозначают трещиностойкость и тип армирования, соответственно. Для обозначения свай в северном исполнении после цифры указывающей тип армирования, добавляется буква С. Свая снабжена фиксирующим штырём для подачи её на копер при забивке и имеет две петли для захвата при транспортировке и складировании. Положение штыря и петель установлены из условия равенства изгибающих моментов от действия собственного веса сваи над точками строповки и в пролёте, что соответствует минимуму моментов в свае.

    Головы  свай армируют сварными сетками для  исключения их повреждения при забивке в тяжёлые грунты. При забивке наибольшие напряжения возникают у концов свай. С учётом этого предусмотрен меньший шаг поперечной арматуры в этих местах.

    Рисунок 10.1 – Конструкция мостовой призматической сваи из обычного железобетона сечением 35x35 см.

 

    

    11 Последовательность  забивки свай 
 

    Нужно выбрать такую, последовательность, чтобы обеспечить минимум непроизводительных затрат времени на перемещение путей для копра, на перемещение копра или крана, на изменение наклона стрелы копра или крана, на установку копра над местом забивки. В этом отношении удобна рядовая забивка свай, когда их погружают последовательно ряд за рядом, начиная с крайнего и кончая крайним (рисунок 11, а). Если в фундаменте вертикальные сваи чередуются с наклонными, то целесообразно сначала забить вертикальные сваи, а затем, придав стреле копра наклонное положение, погружать наклонные. При забивке краном с использованием направляющих каркасов вертикальные и наклонные сваи можно забивать подряд.

    Практикой свайных работ установлено, что при значительном числе свай в фундаменте и небольших расстояниях между ними последовательность их погружения существенно влияет на характер уплотнения грунта между сваями и на вид деформации поверхности грунта. При рядовой забивке свай грунт отжимается вперёд по ходу бойки. Грунт уплотняется неравномерно и, кроме того, происходит пучение его поверхности. Профиль выпученного грунта обычно оказывается односторонне приподнятым. Наибольшее пучение наблюдается у рядов свай, забиваемых последними.

    При забивке свай концентрическими рядами от краёв к центру (рисунок 11, б) грунт  в середине настолько уплотняется, что забивка последних центральных  свай на требуемую глубину становится часто невозможной. Во избежание  этого при большом количестве свай необходимо забивать сваи от центра к краям (рисунок 11, в).  

    Может оказаться также целесообразным применить секционный порядок 

забивки (рисунок 11, г). В последнем случае вначале  забивают несколько рядов свай на значительном расстоянии друг от друга, а затем забивают сваи в образовавшиеся ячейки.

    При малом числе свай, а также в  случае значительных расстояний между  их осями t>5d последовательность забивки мало влияет на характер деформации грунта между сваями. В этих случаях её нужно устанавливать исходя из удобства производства работ.