При забивке свай в слабые грунты, а также если предусмотрено опирание на нижележащий материковый слой, концы свай не заостряют. В плотных грунтах для облегчения забивки нижний конец свай должен быть заострен, несмотря на то, что это может способствовать боковому перемещению свай при забивке их в слои, содержащие валуны. В тяжелых грунтах концы свай снабжают металлическими башмаками.
В связи со все возрастающей дефицитностью строительного леса следует избегать излишеств в расходовании свай. До начала работ необходимо проводить тщательные исследования грунтов; следует подбирать тип свай, наилучшим образом соответствующий местным условиям. В плотных грунтах следует отдавать предпочтение сваям малых диаметров. В пластичных грунтах лучшие результаты дает применение свай большего диаметра, обладающих наибольшим боковым трением.
Необходимо уделять серьезное внимание качеству выполнения работ, применению методов и оборудования, в наибольшей степени соответствующих местным условиям. Если свая погружается в твердый грунт, необходимо следить за тем, чтобы забивка ее прекращалась при достижении отказа во избежание размочаливания концов и излома сваи.
Рис. 6. 50-м дизельный копер локомотивного крана, оборудованный направляющими стрелами, способными складываться и устанавливаться в наклонном положении.
Рис. 7. Автомобильный кран, оборудованный направляющей стрелой, на забивке свай при постройке эстакады
Рис. 8. Забивка металлического шпунта пневматическим свайным молотом
Иногда для определения характера грунтов до забивки сваи производят пробное бурение. В некоторых случаях необходимо при забивке внимательно следить за поведением первой сваи. Чрезмерная забивка проявляется в размочаливании сваи, отскоке молота, изгибе сваи в направляющих, а при некоторых породах леса —в растрескивании по годовым кольцам. Чрезмерная забивка часто служит причиной повреждения свай; сваи следует погружать только до нужной глубины.
Иногда перед забивкой сваи погружают в грунт ударами молота стержень диаметром 2,5—3,8 см (I — 1/2 дюйма). После каждого удара стержень поворачивают, чтобы нарушить его сцепление с грунтом и обеспечить возможность выдергивания. Таким образом определяют, возрастает ли сопротивление забивке с глубиной погружения.
В тех случаях, когда грунты препятствуют погружению на нужную глубину, сваи опускают в скважины, пробуренные заранее, после чего добивают до требуемого уровня. При этом методе обеспечивается также правильное расположение каждой сваи в плане.
На рис. 6—8 приведены механизмы для погружения свай.
На рис. 9 показано простое приспособление для выправки положения голов забитых свай.
Рис. 9. Домкраты, создающие растяжение и сжатие для стягивания голов свай в положение, допускающее укладку насадки
в метрических мерах
РЕКОМЕНДАЦИИ AREA
AREA разработаны следующие ТУ на погружение деревянных свай.
- Пределы применения
Настоящие ТУ распространяются на погружение деревянных свай в эстакадах, фундаментах и для защитных сооружений.
- Испытания
При отсутствии надежных данных для назначения длины свай необходимо провести подробные исследования на месте путем бурения, забивки пробных свай, испытания свай пробной нагрузкой. Эти работы должны служить для выбора длины свай и определения характеристик несущей способности свай и сопротивления их прониканию в грунт.
- Материалы
Требования к материалам для свай, касающиеся породы леса, его качества, размеров и обработки, изложены в ТУ на деревянные сваи.
- Обращение со сваями
При работе с пропитанными сваями необходимо соблюдать осторожность: не ронять их, не повредить наружные волокна. При перемещении пропитанных свай и поворачивании их в направляющих не допускается применять остроконечные инструменты; для этого следует использовать веревочные стропы.
Поверхность пропитанных свай ниже уровня среза нельзя повреждать сверлением отверстий, забивкой гвоздей и костылей для прикрепления подмостей и других частей. Подмости следует прикреплять веревочными стропами, привязанными к головам свай, или подвешивать к хомутам проверенной конструкции.
- Подбор и подготовка свай
Размер. Для облегчения установки элементов связей необходимо в каждой опоре свайной эстакады подбирать сваи по размеру.
Как правило, на строительство поставляются сваи, длина которых приблизительно удовлетворяет требованию обеспечения погружения на заданную глубину. В тех случаях, когда длина свай больше необходимой, их до забивки следует обрезать с тонкого конца по указанию инженера с тем, чтобы обеспечить нужный размер диаметра сваи в верхнем срезе.
Обделка свай. В обычных условиях концы сваи необходимо обрезать перпендикулярно к ее оси: в тех случаях, когда это необходимо или желательно, концы свай можно заострить в форме усеченной пирамиды, меньшее основание которой представляет собой квадрат со стороной от I 0 до 15 см. Длина заострения не должна превосходить удвоенного диаметра тонкого конца сваи.
Башмаки. В тех случаях, когда пробная забивка свай или накопленный опыт указывают, что ожидаются затруднения с забивкой, можно на концы свай надеть башмаки проверенной конструкции.
Каждое острие сваи необходимо тщательно затесать, чтобы пригнать башмак, добиться полного и равномерного опирания сваи на башмак и не допускать перемещения башмака и повреждения сваи или башмака.
Бугели. В тех случаях, когда головы свай во время забивки могут расколоться, их следует плотно обмотать несколькими рядами (общей шириной не менее 25 мм) отожженной железной проволоки, закрепленной на месте скобами, или защитить затягиваемыми хомутами из полосовой стали, или принять другие меры против раскалывания.
Наголовники. Головы свай во время забивки следует защищать наголовниками проверенной конструкции. Форма наголовника должна соответствовать форме головы сваи с тем, чтобы обеспечивать устойчивую работу по забивке свай и равномерно распределять удары молота. Головы свай надо затесывать, чтобы они плотно входили в наголовник.
6. Типы молотов
Забивку свай на строительстве нельзя начинать до тех пор, пока инженером не одобрен тип и вес свайного молота.
Для забивки свай следует пользоваться наиболее тяжелым молотом, который, по мнению инженера, может обеспечить наибольшую глубину погружения сваи без заметного ее повреждения.
В тех случаях, когда применяют молот со свободно падающей ударной частью, вес последней должен быть не менее 1 360 кг. Высоту сбрасывания следует отрегулировать таким образом, чтобы избежать повреждений сваи. Если сотрясение среды, окружающей сваю, может повести к повреждению соседних сооружений, то для свайной бойки надо применять паровой молот.
- Забивка свай
Направляющие стрелы. Конструкция направляющих стрел должна обеспечивать молоту свободу перемещений и поддерживать сваю во время забивки. Для забивки наклонных свай применяют наклонные стрелы.
Подбабки.
По возможности следует избегать применения подбабков. Пользование ими допускается только по письмен ному разрешению инженера.
Расположение свай.
Сваи должны быть забиты в наибольшем возможном соответствии с проектом как в части размещения отдельных свай, так и в части вертикального или наклонного их расположения. При наличии наклонных пластов или других осложняющих условий забивку свай для обеспечения правильного их размещения ведут с применением специальных скважин» направляющих шаблонов или других методов. Если в процессе погружения свая отклонилась от проектного положения, то до обрезки головы и постановки связей ее необходимо надлежащим образом выправить. Расстояние, на которое допустимо отклонение сваи, определяется инженером.
Подмыв.
При применении подмыва количество струй, расход и давление воды должны быть достаточны для свободного размыва грунта возле сваи. Установка должна обладать достаточной мощностью, чтобы обеспечить подачу на два наконечника диаметром 19 мм давления не менее 7 кг/см2. Перед достижением требуемой глубины погружения надо удалить трубки и добить сваю не менее чем 50 ударами молота со свободно падающей ударной частью или парового молота простого действия или 200 ударами парового молота двойного действия.
бурение. Если инженеру представлены убедительные доказательства того, что погружение свай нельзя выполнить обычными методами или с применением подмыва, то для облегчения забивки свай могут быть пробурены скважины.
Скважины должны иметь диаметр, превышающий диаметр нижнего конца сваи не больше чем на 2,5 см. Скважиной проходятся только слои твердого грунта, препятствующие забивке свай. В тех случаях, когда твердый грунт залегает ниже намеченной глубины погружения сваи, бурение следует прекратить выше этого уровня, а сваю добить не менее чем 50 ударами молота со свободно падающей ударной частью, или парового молота простого действия, или 200 ударами парового молота двойного действия.
Бурение с взрыванием. При невозможности забить сваи указанными выше методами, инженер должен определить, необходимо ли бурить скважины с последующим расширением их взрывом или надо пересоставить проект сооружения. Расширение скважины взрывом не допускается без письменного разрешения инженера.
Глубина погружения. Как правило, сваи надлежит погружать на полную глубину, указанную в проекте или оговоренную каким-либо иным путем. Это положение не следует понимать таким образом, что забивку можно прекратить по достижении сваей проектной глубины. Напротив, забивку надо во всех случаях продолжать до тех пор, пока глубина погружения не будет признана инженером удовлетворительной, независимо от того, что по расчету достаточную несущую способность сваи можно получить при погружении на меньшую глубину.
Несущая способность. При наличии возможности следует до начала строительства забить пробные сваи и испытать их загружением в соответствии с указаниями п. 2. При отсутствии таких данных для приближенной оценки несущей способности свай в большинстве грунтов можно пользоваться следующими формулами «Engineering News»:
для молотов со свободно падающей ударной частью
для паровых молотов двойного действия
в метрических мерах
t
для паровых молотов простого действия
в метрических мерах
Здесь Р —допускаемая нагрузка в фунтах (или кг);
W — вес молота или свободно падающей ударной части в фунтах (или кг); h — высота падения молота или ход поршня в футах (или см);
S — средняя величина осадки сваи в дюймах (или см) за один удар, отмеченная при последних 5 ударах свободно падающей ударной части молота или при последних 20 ударах парового молота; а —рабочая площадь поршня в кв. дюймах (или см2); р — среднее рабочее давление пара в фунтах на кв. дюйм (или в кг;см2);
F = 2—для свай, забитых до отказа в любой грунт.
Эти формулы применимы только в тех случаях, когда молот имеет свободу падения, голова сваи не смята и не размочалена, погружение сваи происходит в общем равномерно и не имеет места существенное подпрыгивание молота. При оценке несущей способности свай по приведенным формулам необходимо учитывать характер грунта, условия забивки, расстояние между сваями, их диаметр и длину, опыт, полученный в аналогичных условиях.
Приведенные формулы нельзя применять для висячих свай, забитых в такие грунты, как ил, насыпной грунт, торф, пластичная глина, а также для свай, опирающихся на материковый слой.
Формулы можно применять к сваям, погружаемым с подмывом. При этом принимаются параметры, получаемые при добивке сваи после удаления подмывных трубок. Для свай, забиваемых в предварительно пробуренные скважины, эти данные берутся по результатам пробной забивки сваи, производимой после достижения ее острием дна скважины.
Задержка. Если погружение сваи было прервано до достижения полной глубины, то данные для определения несущей способности сван берут не ранее, чем после погружения сваи минимум на 30,5 см после возобновления свайной бойки или после достижения отказа.
Излишняя забивка. После достижения отказа необходимо обращать внимание на предотвращение повреждения свай излишней забивкой их. Такое положение проявляется в начинающемся подпрыгивании молота или в рассеивании удара молота, когда свая изгибается или пружинит.
Замена. Каждую сваю, забитую слишком далеко от оси свайного ряда, забитую ниже уровня верхнего среза или настолько поврежденную при забивке или выпрямлении, что ее свойства как сваи ухудшились, необходимо выдернуть и заменить новой.
- Сооружение ростверка
Обрезка. Головы свай надлежит, в случае необходимости притянуть в один створ, закрепить в таком положении, обрезать в плоскости, показанной в проекте, и на уровне, установленном инженером. В плоскости среза головы свай должны образовать сплошную постель.
Пропитка. После обрезки головы пропитанных свай надлежит пропитать горячим антисептиком, а затем двумя слоями горячей изолирующей смеси. Эту смесь, состоящую из креозота, угольной смолы и дегтя, смешанных до консистенции вазелина, тщательно втирают щеткой в древесину.
Покрытие свай. Если проектом предусмотрена защита свай тяжелым кровельным материалом или металлическим покрытием, то таковые следует уложить на головы свай немедленно после их пропитки. Края надо отогнуть вниз, вдоль сваи, аккуратно обрезать и прикрепить толевыми гвоздями.
Укладка насадок. Во время укладки насадок сваи должны находиться в правильном положении. В тех случаях, когда для соединения используют металлические штыри, в насадках и головах свай просверливают отверстия диаметром, равным диаметру штыря, на глубину, которая меньше длины штыря на 7,6 см. Когда для соединения служат хомуты и болты, сверление и пропитку болтовых отверстий производят в соответствии с указаниями, изложенными ниже.
Постановка связей. Сваи нельзя обрезать или отесывать для облегчения устройства связей в продольном или поперечном направлении. В случае необходимости для фиксации связей в соответствующей плоскости можно между сваями и элементами связей применять прокладки.
Отверстия для болтов. Отверстия должны сверлиться диаметром, равным диаметру болтов.
Если отверстия в пропитанных сваях, насадках или элементах связей сверлят в полевых условиях, то до постановки болта все отверстие надо пропитать под давлением или обмазать горячим антисептиком и защитной смесью. Болты перед постановкой на место следует очистить от ржавчины и окалины и погрузить в горячую защитную смесь. Все неиспользуемые отверстия надо плотно закрыть с обоих концов деревянными пропитанными пробками.
Полная пропитка в полевых условиях. В тех случаях, когда поверхность пропитанной сваи или другого деревянного элемента повреждена при транспортировке или нарушена вследствие необходимости, ее надо пропитать обильным количеством антисептика и покрыть двумя слоями горячей защитной смеси.
- Сваи фундаментов
Основные указания, приведенные выше, относятся и к забивке деревянных свай фундаментов. Забивку свай необходимо начать до углубления котлована до проектной отметки.
После забивки всех свай следует проверить, не поднялась ли какая-либо из них при забивке соседних свай. Поднявшиеся сваи надо добить до прежнего уровня.
После окончания забивки все сваи надлежит обрезать в соответствии с указаниями проекта, на уровне, установленном инженером. Весь рыхлый грунт из котлована удаляют и очищают поверхность свай, а также дна и стен котлована.
- Защитные сооружения
Основные указания, приведенные выше, относятся и к забивке деревянных свай для защитных сооружений.
Необходимо, чтобы защитные сооружения возводились возможно более надежными, размещались в точном соответствии с указаниями проекта, а сваи были забиты до заданной глубины или до достижения отказа по указаниям инженера.
11. Документация по сваям
Необходимо вести тщательные записи о ходе забивки каждой сваи. В документации должно быть показано расположение сваи в сооружении, размеры сваи, ее погружение, сопротивление забивке и другие существенные данные.
Защита свай в море.
Прочность деревянных свай в сочетании с их эластичностью является свойством, которое определило их широкое применение на верфях и в других гидротехнических сооружениях, часто подвергающихся ударам тяжелых судов. Деревянные сваи в морской воде подвергаются порче вредителями различных видов, сверлящими древесину (шашни).
Различные виды этих вредителей, характер повреждения ими древесины и проверенные методы защиты от них пропиткой древесины рассмотрены в статье «Консервирование древесины».
Помимо пропитки, для защиты древесины под водой от шашня применяют металлические, железобетонные или керамические цилиндры, окружающие деревянные части, с зазором, заполняемым песком. Эти цилиндры можно целиком надевать на сваю во время ее погружения или составлять из двух частей, которые устанавливать в дальнейшем, когда становится необходимой защита сваи от шашня. Эти цилиндры следует погружать в грунт на достаточную глубину для предохранения от высыпания песка; после заполнения промежутка песком верхнюю часть этого зазора закрывают бетоном.
Другой метод защиты свай заключается в покрытии их слоем железобетона. Для этого в сваю забивают гвозди, к которым прикрепляют проволочную сетку, а затем наносят бетон.
Деревянные сваи можно покрыть бетоном предварительно, до забивки, путем торкретирования по заранее устроенной сетке. Толщина слоя торкрета обычно составляет 5 см. Сваи, защищенные таким образом, противостоят действию шашня и являются огнестойкими.