Разработка грунта гидромеханическим способом

Гидромеханическую разработку грунта применяют при возведении гидротехнических сооружений, устройстве больших водоемов, дорожных насыпей и выемок, а также при намыве территорий под застройку в прибрежных зонах водных акваторий и на заболоченных участках в районах нового освоения. Этот способ предусматривает полную механизацию всех процессов разработки, транспортировки и укладки грунта в сооружения, снижая стоимость и трудоемкость работ по сравнению с применением землеройных и землеройно-транспортных машин. Однако эффект получают лишь при больших объемах земляных работ, так как требуется прокладка трубопроводов, устройство эстакад и других сооружений.

Разработка грунта гидромониторами. Основана на разрушении грунта струей воды, вытекающей из насадки под давлением 2,5...15 МПа. Размытый грунт, смешиваясь с водой, образует полужидкую массу, называемую пульпой. Пульпу собирают в специальные углубления — зумпфы, откуда перекачивают грунтовым насосом по трубам к месту укладки.

После отфильтрования воды грунт осаждается, а вода может быть возвращена в водоем или использована повторно. В случае благоприятного рельефа местности пульпу транспортируют самотеком по специальным лоткам.

Плотный грунт размывают гидромонитором преимущественно встречным забоем (рис. 12,а), а рыхлый несвязанный грунт — попутным забоем (рис. 12,6).

Рис. 12. Схема разработки и транспортировки грунта гидромеханическим способом

а — гидромонитором встречным забоем транспортировкой пульпы землесосом; б — то же. попутным забоем; в — плавучий земснарядом; 1 – землесос; кол (зумпф); 3 – гидромонитор; 4- забой; 5 – всасывающая труба; 6 — баржа с насосной установкой; 7- пульпопровод; 8- грунтовое обвалование. 9 – площадка намыва.

Разработка грунта встречным забоем более производительна, однако расположение гидромонитора в мокрой среде затрудняет его эксплуатацию.

Разработка грунта землесосными снарядами. Земснаряд представляет собой самоходное или несамоходное судно, на котором смонтировано оборудование по забору грунта из подводного забоя и его транспортировке к месту укладки. Грунт со дна водоема всасывают через трубу, подвешенную к специальной стреле на земснаряде (рис. 12,в). При разработке плотных грунтов трубу оборудуют специальной вращающейся рыхлительной головкой. Земснаряд с помощью плавучего пульпопровода соединяют с магистральным трубопроводом, проложенным по берегу.

Намыв грунта в сооружении осуществляют слоями по 200...250 мм, разбивая рабочую площадь в плане на отдельные карты — захватки. Перед началом намыва по контуру карты сооружают бульдозером земляной вал на высоту первого слоя пульпы и водосборный (дренажный) колодец, которые перед намывом очередного слоя наращивают.

Грунт намывают эстакадным и безэстакадным способами.

При эстакадном способе магистральный пульпопровод на участке намыва размещают на деревянной эстакаде выше будущей насыпи. При безэстакадном способе его укладывают вдоль оси возводимой насыпи по одну или обе стороны ее основания, в зависимости от ширины насыпи и рельефа местности. На пульпопроводе через каждые 200...300 мм устанавливают специальные патрубки для подачи пульпы в карту намыва.

Эстакадный способ требует значительного расхода древесины на возведение опор, но при этом отпадает необходимость в периодической перекладке выпускных патрубков и их наращивании.

Укладка грунта в насыпь намывным способом обеспечивает его необходимую плотность и, как правило, исключает искусственное уплотнение.

Разработка грунта способом взрыва.

Взрывной способ разработки грунта применяют для рыхления скальных и мерзлых грунтов, а также для устройства выемок под искусственные водоемы и каналы, плотины, селезащитные сооружения. В качестве взрывчатого вещества (ВВ) чаще всего используют аммонит, тол, тротил. Необходимую энергию взрыва получают путем выбора типа ВВ, его размещения в грунте и последовательности взрывания зарядов. Это дает возможность осуществить направленный выброс грунта, обеспечивая его перемещение в нужном направлении и укладку.

Размещение зарядов в грунте может быть накладным и внутренним. При накладном методе заряды располагают на поверхности среды, при внутреннем - в предварительно подготовленных шпурах, скважинах, камерах или щелях.

Метод шпуровых зарядов.Применяют на открытых и подземных разработках при небольших объемах одновременно взрываемого грунта. Шпуры устраивают диаметром 25... 75 мм, а располагают их в один или несколько рядов вдоль забоя. Взрывчатым веществом заполняют не более 2/3 высоты (длины) шпура, а верхнюю часть его забивают песком или буровой мелочью.

Метод скважинных зарядов. Применяют при рыхлении большого массива грунта или для сброса породы. Его отличие от метода шпуровых зарядов состоит в том, что для размещения ВВ устраивают скважины диаметром 200 мм и более. Верхнюю часть скважины также забивают буровой мелочью или песком.

Метод камерных зарядов.Применяют при разработке котлованов и каналов значительных размеров и для производства направленного выброса фунта. Метод заключается в том, что в зоне разрабатываемого грунта устраивают вертикальные колодцы (шурфы) или горизонтальные галереи (штольни), из которых в боковых направлениях отрывают камеры для размещения крупных сосредоточенных зарядов. Колодцы и штольни после размещения в них зарядов, забивают грунтом. Направленность выброса обеспечивают расположением зарядов в два ряда вдоль будущей выемки с увеличением массы ВВ в одном из рядов и их замедленным взрыванием.

Метод щелевых зарядов.Применяют при рыхлении мерзлых грунтов. Для этого с помощью диско-фрезной или буровой машины на расстоянии 0,5...2,5 м друг от друга нарезают парные щели на глубину промерзания грунта. В одну из щелей закладывают заряд ВВ, другую оставляют пустой в качестве компенсирующей. От взрыва грунт, расположенный между зарядной и компенсирующей щелями, дробится и одновременно смещается в сторону компенсирующей щели. На больших площадях щелей нарезают несколько, а заряды закладывают через одну щель. Взрывные работы, и особенно массовые взрывы, выполняют по специальным проектам, определяющим способы взрывания, размещение зарядов, порядок закладки взрывных камер или скважин и очередность взрывов.

4 Технология погружения свай и устройства

набивных свай

Свайные фундаменты состоят из рядов или групп свай, объединенных по верху ростверком — монолитной или сборно-монолитной лентой, плитой.

Сваи классифицируются по способам передачи вертикальных нагрузок от сооружения, материалу изготовления, конструкции и форме и методам производства свайных работ.

В зависимости от способа передачи нагрузок на грунт сваи подразделяются на: сваи-стойки и висячие сваи. По материалам выделяют деревянные, бетонные, железобетонные, стальные, грунтовые и комбинированные сваи.

Форма поперечного сечения свай разнообразна: сплошная — круглого, квадратного, прямоугольного или многоугольного сечения, полая — квадратного с круглой полостью или кольцеобразного сечения (трубчатые); шпунтовая — различных сечений, зависящих от типа сопряжения шпунтин.

Сваи бывают заводского изготовления (погружаемые) и набивные. Погружаемые сваи изготовляют на заводах и погружают в грунт теми или иными методами. Набивные сваи устраивают непосредственно в грунте.

СПОСОБЫ ПОГРУЖЕНИЯ ГОТОВЫХ СВАЙ.

Все технологические приемы устройства свайных оснований с использованием готовых свай можно свести к следующим основным группам способов: забивке свай; вибрационному погружению, вдавливанию,завинчиванию.

Ударный метод.

Забивка сваи состоит из операций: передвижения копровой установки к месту забивки сваи, подтягивания сваи к копру, ее выверки и установки в проектную точку забивки; самой забивки; измерения величины забивки сваи и при необходимости динамического испытания сваи.

Сваи забивают до проектной отметки или до получения расчетного отказа - минимальной величины погружения сваи за один или несколько ударов. В зависимости от размера и формы свайного поля, а также вида грунта применяют рядовую, спиральную и секционную схемы забивки свай.

Вибрационный и виброударный методы.

Вибрационный метод эффективен при несвязных водонасыщенных грунтах. Более широкую область применения имеет виброударный метод погружения свай с помощью вибромолотов, которые по виду привода разделяются на электрические, пневматические, гидравлические и вибромолоты с двигателем внутреннего сгорания. Вибромолоты могут самонастраиваться, т.е. увеличивать энергию удара с повышением сопротивления грунта погружению свай.

Погружение свай вдавливанием и вибровдавливанием.

Статическое и вибрационное вдавливание свай производят с помощью установок, действующих на сваю массой либо массой и вибрацией одновременно. Для этого используют установки, состоящие из двух тракторов, оборудованных направляющей рамой, опорной плитой, наголовником для передачи давления, соединенным с вдавливающим полиспастом.

Трактор с мачтой устанавливают над местом погружения свай и с помощью малой лебедки опускают на землю опорную плиту. Предварительно с помощью малой лебедки сваю помещают в проем мачты трактора, находящегося на грунте. Усилия от тяговой лебедки передаются на наголовник, который начинает перемещаться по направляющим, обеспечивая тем самым вдавливание сваи.

Погружение свай завинчиванием

Метод применяется главным образом для устройства фундаментов под мачты линий электропередач, где сваи могут работать на выдергивание.

Конструкция рабочего органа позволяет выполнять следующие операции: втягивать винтовую сваю внутрь трубы рабочего органа; обеспечивать заданный угол погружения сваи; погружать сваю в грунт путем вращения с одновременным использованием осевого усилия; при необходимости вывертывать сваю из грунта.

Погружение свай подмывом.

Для погружения свай с применением подмыва грунт разрыхляют и частично вымывают струями воды, вытекающими под давлением из нескольких трубок, укрепленных на свае. Расположение подмывных трубок может быть боковым и центральным, когда один одноструйный или многоструйный наконечник размещен по центру погружаемой сваи. Подмыв не допускается, если имеется угроза просадки близлежащих сооружений.

ТЕХНОЛОГИЯ УСТРОЙСТВА НАБИВНЫХ СВАЙ.

Набивные сваи устраивают непосредственно на стройплощадке, на месте будущего здания или сооружения.

Технологический процесс устройства набивных свай включает следующие основные процессы и операции:

• проходка скважины с укреплением стенок ствола посредством глинистого раствора или обсадной трубы;

• установка арматурного каркаса (в случае армирования тела сваи);

• подача и заполнение ствола сваи конструкционным материалом (бе-тонной, растворной, грунтовой смесями; щебнем, гравием, песком) с одновременным извлечением обсадной трубы;

• выдерживание бетонной или растворной смеси;

• очистка (срубка слоя бетона, раствора) оголовка сваи;

• «распушка» арматуры (если данная операция предусмотрена проектом).

Устройство буронабивных свай с креплением стенок скважин обсадными трубами возможно в любых геологических и гидрогеологических условиях. Обсадные трубы можно оставлять в грунте или извлекать из скважин в процессе изготовления свай. Погружают обсадные трубы в процессе бурения скважины гидравлическими домкратами, а также посредством забивки трубы в грунт или вибропогружением.

После зачистки забоя и установки в скважине арматурного каркаса скважину бетонируют методом ВПТ.

Буронабивные сваи без обсадной трубы устраивают следующим образом. Для этого используют глинистый раствор, поступающий в скважину по пустотелой буровой штанге. Затем в скважину устанавливают арматурный каркас. Бетонную смесь подают с помощью вибробункера с бетонолитной трубой, которую опускают в скважину. Бетонная смесь, поступая в скважину, вытесняет глинистый раствор. По мере заполнения скважины бетонной смесью бетоновод извлекают.

Частотрамбованные сваи устраивают путем забивки обсадных труб, заглушенных металлическими наконечниками. Затем в полость, образованную обсадной трубой, устанавливают арматурный каркас и бетонируют. Одновременно с укладкой смеси извлекают на небольшую величину обсадную трубу и вновь осаживают ударом молота для уплотнения бетона, причем металлический башмак остается у основания сваи.

ЛЕКЦИЯ №5 – ТЕХНОЛОГИЯ МОНОЛИТНОГО БЕТОНА И

ЖЕЛЕЗОБЕТОНА