Свайные фундаменты устраиваются под колонны промышленного здания и стены гражданского здания из погружаемых и набивных свай. Сваи для таких фундаментов погружают с помощью копров и копрового оборудования. В требуемой точке поднимают и устанавливают сваи перед погружением. Для погружения свай применяют копровые установки на передвижных тележках на рельсовом ходу, а также самоходные копровые /свайные/ установки на гусеничном, автомобильном и пневматическом ходу. Методы производства свайных работ и оборудования выбирают с учетом вида свай (длина, масса, вид) , инженерно- геологических и гидрогеологических условий строительной площадки, объемов работ и их сосредоточенности, производственной базы строительных организаций.
Призматические цельные железобетонные сваи сечением 40 ´ 40 см с длиной до 12 м (составные сваи длиной до 25м) погружаются в основном ударным способом. Ударный способ пригоден для погружения железобетонных свай в любых грунтах.
Вибропогружение эффективно при наличии рыхлых песчаных и супесчаных водонасыщенных грунтов; вибровдавливание рекомендуется при погружении в мягкопластичные, текучепластичные и текучие суглинки и глины; применение вдавливания статической нагрузкой ограничивается глинистыми грунтами текучей консистенции.
При ударном способе погружения свай основным решением является выбор молота для забивки свай.
Механические и подвесные молоты в форме тяжелой (массой до 3т) чугунной болванки, подвешиваемой к копру применяют при забивке тяжелых свай массой 3...10 т в любые нескальные грунты. Применяют такие молоты при небольшом объеме работ, т.к. они малопроизводительны.
Паровоздушные молоты различают простого и двойного действия. В молотах простого действия энергию привода (пар, сжатый воздух) используют только для подъема ударной части, а падение её происходит под действием собственной массы, В молотах двойного действия энергию привода используют и для ускорения движения ударной части вниз, чем увеличивается, соответственно, сила удара. Применяют такие молоты для забивки свай массой до 6 т, а также шпунта в нескальные грунты любой плотности. Молоты двойного действия эффективны при забивке элементов с малым лобовым сопротивлением (стальной шпунт, железобетонные трубчатые сваи с открытым концом, металлические труби).
Дизельные молоты наиболее широко распространены. Их главные достоинства - полная автономность работы, простота и надёжность и довольно высокая производительность. Выпускаются штанговые и трубчатые дизель-молоты. Штанговые дизель-молоты имеют воздушное охлаждение и способны работать в течение часа без перерыва при температуре окружающего воздуха до -25о С. После часа работы необходим перерыв на 20...30 мин. Дизель-молоты с подвижными штангами значительно легче, меньше по габариту и мощности и рациональны для забивки легких деревянных свай и массой до 300 кг.
Трубчатые дизель-молоты более экономичны и производительны, чем штанговые, благодаря чему получили наибольшее распространение в строительстве. Они имеют более высокую (в 2...3 раза) энергию удара при одинаковой массе молота, надежна и проста их конструкция.
Молоты вибрационного действия применяют при забивке металлического шпунта, стальных труб, сортового металла и легких железобетонных и деревянных свай в слабые грунты. Выбор молота при забивке свай производят исходя из предусмотренных проектом несущей способности свай, её массы и плотности грунта. Согласно СНиП З.02.01.-87 "Земляные сооружения, основания и фундаменты", приложение № 5 выбор типа молота для забивки свай и шпунта производится по энергии удара молота.
Необходимую минимальную энергию удара молота следует определить по формуле Eh = 0.045N /1/.
Где N – расчётная нагрузка, предаваемая на сваю. кН.
Принятый тип молота с расчётной энергией удара Ed кДж, должен удовлетворить условию: (m1 + m2 + m3) Ed≤K.
Где К – коэффициент применимости молота, значения которого приведены в табл. 3.
m1 – масса молота, т.
m2 – масса сваи с наголовником, т.
m3 – масса подбабка, т.
Таблица 3
| Тип молота | Коэффициент К, т/кДж. при материале свай | ||
| Железобетон | Сталь | Дерево | |
| - трубчатые дизель-молоты и молоты двойного действия | 0,6 | 0,55 | 0,5 |
| - молоты одиночного действия и штанговые дизель-молоты | 0,5 | 0,4 | 0,35 |
| - подвесные молоты | 0,3 | 0,25 | 0,2 |
Примечание. При погружении свай любого типа с подмывом, а также свай из стальных труб с открытым концом указанные значения коэффициентов увеличиваются в 1,5 раза.
Ориентировочно масса ударной части молота при длине сваи более 12 м- не менее 1,5 и 1,25 массы сваи , если забивка ведется соответственно в плотных и связанных грунтах. Нормативные требования по выбору ударной части механических молотов при забивке свай могут быть представлены в виде:
0.1q ≤ Q ≤ q/2 /3/
0.5p ≤ Q ≤ 1.5p /4/
Где - Q- масса молота, т;
- q - масса сваи, т;
- р – несущая способность сваи, кН.
Условия применения различных способов погружения сваи в зависимости от грунтовых условий:
Таблица 4
| Способ погружения свай | Вид грунтов | Отношение массы погружателя и сваи |
| Ударный | Нескальный | трубчатый дизель-молот 0,6…0,9 штанговый дизель-молот 1,25…1,5 паровозный молот 0,9…1,25 механический молот 0,9…1,2 |
| Вибрационный | Слабые Водонасыщенные Песчаные и связные | 1,3…1,5 |
| Вибровдавливание | Слабые, пылеватые, песчаные и связные грунты текучей и текучепластичной консистенции; глинистые и суглинистые | Вибровдавливающий агрегат |
| Завинчивание | Щебенисто-галечные; гравийно-песчаные глинистые | 25…35 |
При возведении свайных фундаментов для гражданских и промышленных каркасных зданий и сооружений сваи, как правило, располагают кустами в котлованах и траншеях. Забивка и погружение свай производится на сравнительно больших площадях и расстояниях между ними. В таких случаях следует применять копры на базе экскаваторов, пневмоколесных кранов, которые за счет вылета своих стрел и поворота платформ на 360° могут производить большое число технологических операций при наименьшем маневре, быстро менять стоянки и перемещаться, погружать сваи, располагаясь на бровках котлованов и траншей.
Выбор машин для свайных работ производится на основании технико-экономического сравнения вариантов. При этом учитываются такие показатели, как продолжительность работ, выработка, себестоимость свайных работ и приведённые затраты. Экономическое сравнение возможных вариантов производится по минимуму приведенных затрат по формуле:
П = ΣСеi + Ен • Σкудi /5/
Где: Се- себестоимость свайных работ, руб.;
Ен- нормативный коэффициент экономической;
эффективности капитальных вложений, Ен = 0,15;
К- удельные капитальные вложения, руб.
Себестоимость свайных работ определяется по формуле:
Се = 1,08(ΣЕ+ΣСм-чi • Тоi) + 1,5ΣZкопр, руб. /6/
Где: См-чi - себестоимость машино-часа машин, занятых на
выполнении комплекса свайных работ, руб.;
Тоi- число часов работы на объекте i-ой машины;
1,08 и 1,5- коэффициенты накладных расходов на
эксплуатацию машин и заработную плату копровщиков
(бетонщиков, арматурщиков);
Zкопр- заработная плата рабочих, занятых на комплексе
свайных работ (копровщиков, бетонщиков, арматурщиков,
монтажников) руб.
Себестоимость машино-часа определяется по формуле:
См-чi = (Мi • А)(100 •Тzi)+ (Мg • Тр)Тоi + Э +К /7/
Где: Мi- расчётная стоимость i-ой машины /копра, буровой установки и т.п./ руб.
А - норма амортизационных отчислений на реновацию и капитальный ремонт, %;
Тzi - нормативное число часов работы i-ой машины в году;
Мg - стоимость одного монтажа и демонтажа машины, руб.;
Тр - стоимость транспортирования машины на объект, руб.;
Э - эксплуатационные затраты на один машино-час
(техническое обслуживание и текущий ремонт, замена сменной
оснастки, энергоматериалы, смазочные материалы) руб.;
Z- заработная плата машинистов /машиниста/ за 1 машино-час,
руб.;
К- зарплата копровщиков и другого обслуживающего
персонала, руб.
Удельные капитальные вложения определяются по формуле:
Куд = Σ Мi • Тоi/Тzi /8/