Устройство фундаментов на железобетонных оболочках

Широкое распространение фундаментов из сборных железобетонных оболочек получило в середине 1950-х годов, когда была освоена технология изготовления оболочек большого диаметра (до 3…5 м) и были созданы мощные вибропогружатели.

Характерной особенностью вибропогружения является возможность заглубления оболочек, масса которых в 5…10 раз больше массы вибропогружателей, тогда как при забивке молот должен иметь массу ударной части не менее половины массы сваи.

Оборудование для погружения свай-оболочек включает: вибропогружатель, наголовник для его жесткого крепления к свае-оболочке, направляющий каркас и технические средства извлечения грунта из полости погружаемой оболочки.

Действие вибропогружателя состоит в создании направленных продольных усилий (рисунок 2.8, а) синхронным и противоположно направленным вращением дебалансов. Вибрация ствола сваи-оболочки снижает трение ее по грунту и обеспечивает быстрое погружение в несвязные грунты.

а - принципиальная схема; б - самозаклинивающийся наголовник для крепления вибропогружателя на свае; в – общий вид вибропогружателя, установленного на оболочке; 1 - вибропогружатель; 2 - корпус наголовника; 3 - электродвигатель; 4 - редуктор; 5 - траверса; 6 – зажимные клинья; 7 - коническая часть корпуса; 8 - свая-оболочка

Рисунок 2.8 - Вибропогружатель

Технические характеристики вибропогружателей приведены в таблице 2.4, а рекомендации по их выбору в зависимости от сечения сваи-оболочки и вида грунтов даны в таблице 2.5.

Таблица 2.4 - Техническая характеристика вибропогружателей

А. Высокочастотных
Показатели	Ед. изм.	Значения параметров вибропогружателей
ВПП-1	ВПП-2Д	ВПП-4	ВПМ-1	ВПМ-2	БТ-5	ВП-50
Возмущающая сила	кН			137,2	14,7	68,6
Частота ударов в минуту	мин
Мощность эл.двигателя	квт				3,7			2´44
Общая масса	кг
Б. Низкочастотных
Показатели	Ед. изм.	Значения параметров вибропогружателей
ВП-1	ВП-3	ВП-80	ВП-1 170	ВРП-15/60	ВПР-30/120	ВПР-70/200
Возмущающая сила	кН	181,3	433,2	500…892
Частота ударов в минуту	мин			408…545	404…505	0…460	0…520	0…510
Мощность электродвигателя	квт
Общая масса	кг			8900…9180

Таблица 2.5 - Рекомендации по выбору вибропогружателя

Диаметр оболочек, м	Мягкопластичные глины и суглинки, рыхлые пески	Тугопластичные глины и суглинки, пески средней плотности	Полутвердые глины и суглинки, плотные пески
Марка вибропогружателя при глубине погружения, м
до 15	до 25	до 15	до 25	до 25
1.0…1.2	ВП-30, ВП-3	ВП-30	ВП-30	ВП-80	ВП-80
1.2…1.6	ВП-30	ВП-80 ВУ-1.6	ВП-80 ВУ-1.6	ВУ-1.6	ВУ-1.6
1.6…2.0	ВП-80 ВУ-1.6	ВУ-1.6 ВП-160	ВУ-1.6 ВП-160	ВП-1.6 ВП-170	ВП-1.6 ВП-170
2.0…3.0	ВП-160	ВП-170	ВП-170	ВУ-3 2ВП-170 ВП-250	ВУ-3 2ВП-170 ВП-250

Вибропогружатель устанавливается на голову сваи и жестко крепится к ее наголовнику. Болтовые соединения малонадежны ввиду возможного отвинчивания гаек при вибрации оболочки, требуют значительных затрат труда и времени на подтягивание гаек, а также на снятие и установку вибропогружателя. Поэтому были разработаны безболтовые наголовники, значительно сокращающие время закрепления вибропогружателя на оболочке. Автоматический наголовник НГ-1,6 имеет цанговый захват в виде восьми фартуков, прижимаемых к оболочке снаружи гидравлическими домкратами (рисунок 2.8, б).

Направляющие устройства для погружения оболочек особенно необходимы в начале погружения, когда защемление в грунте недостаточно для обеспечения устойчивого движения оболочки с вибропогружателем. При небольшой массе вибропогружателя и малом диаметре сваи-оболочки в качестве направляющего устройства могут использоваться копры (рисунок 2.9, а). Для погружения оболочек большого диаметра необходимы специальные направляющие каркасы или кондукторы.

Для погружения оболочек на глубокой воде применяют инвентарные каркасы, собираемые на берегу и доставляемые на место погружения свай-оболочек на паромах, которые раскрепляются на месте работ якорями. После геодезической проверки точности установки каркаса он закрепляется вертикальными маячными сваями или установленными в ячейки каркаса оболочками, после чего плавучая система может быть убрана, если она не используется в качестве подмостей (рисунок 2.9, б).

а - копровое направляющее устройство; б - направляющий каркас

Рисунок 2.9 - Направляющие устройства

Разработка несвязных и малосвязных грунтов в полости оболочки чаще всего производится эрлифтами и гидроэлеваторами, принцип работы которых рассмотрены в п. 1.4.

При разработке связных грунтов целесообразно применять грейферы различных конструкций, производительностью от 2 до 4 м³/ч. С одной стоянки крана выемка грунта грейфером может осуществляться из нескольких оболочек, в том числе и погруженных на разную глубину, чем существенно увеличивается производительность агрегата.

Грунты с включением валунов, скальные грунты и плотные глины разбуривают станками ударно-канатного и вращательного действия, снабженных долотом, фрезой или шарошками.

Вибропогружение сваи-оболочки выполняется в следующем порядке:

- планировка грунта (островка), разбивка осей опоры и оболочек с составлением акта геодезической разбивки;

- крановая сборка каркаса из элементов инвентарных конструкций и закрепление его маячными сваями, сооружение подмостей по верху каркаса и лестниц, оформление записей в журнале работ и акта приемки установленного каркаса;

- обследование подвезенных свай-оболочек;

- сборка ножевой секции оболочки и разметка оболочки по длине. Длину укрупненной секции принимают максимальной по грузоподъемности крана;

- установка краном ножевой секции в каркас, установка круговой площадки и лестниц для монтажа вибропогружателя;

- установка на секцию вибропогружателя с наголовником и его крепление;

- погружение оболочки залогами по 3…10 минут с проверкой крепления наголовника и состояния оболочки.

По достижении верхом секции уровня на 1…1,5 м выше настила вибропогружатель останавливают и снимают, ставят очередную секцию оболочки и соединяют ее с опускаемой фланцевым стыком или с помощью обечайки (рисунок 2.10). Стык для водонепроницаемости обваривают по периметру и бетонируют. Все непокрытые бетоном поверхности защищают от коррозии несколькими слоями битумной мастики или мастикой на эпоксидной основе. И дальше цикл повторяется.

а - болтовой; б - сварной; 1 - звено оболочки; 2- ребро жесткости; 3 - обечайка; 4- болт; 5 - сварной шов

Рисунок 2.10 - Стыки звеньев оболочек

Погружение оболочки ведут, чередуя опускание оболочки с выемкой грунта из ее полости. В несвязных грунтах разработку практикуют до уровня ножа или на 1…2 м ниже его. Плотные связные грунты могут разрабатываться с образованием "лидерной скважины" на глубину до 2…3 м ниже ножа оболочки.

О встрече с препятствием судят по резкому уменьшению скорости погружения оболочки или по появлению значительных горизонтальных колебаний верха оболочки. Погружение оболочки считается законченным при достижении проектной отметки. Предусмотренное проектом забуривание в скалу производят по технологии, изложенной в п. 2.6.

Бетонирование оболочки включает: очистку и промывку внутренней полости, установку в нее арматурного каркаса (если предусмотрен проектом), сооружение подмостей и монтаж оборудования для бетонирования, организацию непрерывной подачи бетона и бетонирование полости, приемку выполненных работ, оформление документации.

Для обеспечения сцепления укладываемого бетона с оболочкой ее полость очищают от грунтового загрязнения и поверхностной цементной пленки специальной щеткой (рисунок 2.11, а), состоящей из двух дисков с зажатыми между ними отрезками троса диаметром до 20 мм и длиной до 30 см. Для увеличения веса пространство внутри обечайки заполняют бетоном.

а - щетка для очистки полости оболочки; б - арматурный каркас;

в - бетонолитная труба; 1 - бетонный пригруз; 2 - обечайка; 3 - стальная щетка; 4 – зажимной лист; 5 - продольная арматура; 6 - спиральная арматура; 7 - кольца жесткости; 8 - стержни-фиксаторы; 9 - бетонолитная труба; 10 - подмывная трубка; 11 - водоразводящее кольцо; 12 - водопроводная труба; 13 - направляющий фонарь; 14 - вибратор; 15 - приемный бункер

Рисунок 2.11 - Оборудование для бетонирования оболочки

Армирование полости оболочки выполняют заблаговременно заготовленными стальными каркасами (рисунок 2.11, б). Наращивание каркаса по мере его опускания в оболочку производят стыкованием продольных стержней внахлестку. Кроме спирального армирования для повышения жесткости каркаса предусматривают установку через 2…3 м колец из стержней того же диаметра, что и продольная арматура. Необходимая толщина защитного слоя обеспечивается приваркой фиксаторов.

Бетонирование оболочки насухо производят с соблюдением технических условий и отработанных приемов выполнения данного вида работ. Бетонную смесь в полость оболочки подают бадьями-желонками, разгружаемыми в толще ранее уложенного не схватившегося бетона.

Подводное бетонирование выполняют способом вертикально перемещающейся трубы (ВПТ). Перед укладкой бетонной смеси забой, и полость оболочки промывают напорной водой. Для этого бетонолитную трубу снабжают подмывными трубками (рисунок 2.11, в), по которым под давлением до 10 атмосфер подают воду. Подаваемая под напором вода взмучивает находящийся в забое шлам, и образующаяся пульпа переливается через верх оболочки. Более крупные частицы оседают на дно или во взвешенном состоянии остаются вблизи забоя. В момент окончания промывки (прекращения подачи воды) в бетонолитную трубу подают бетонную смесь. Бетонная смесь ложится на промытый забой, постепенно заполняя полость оболочки. В ходе бетонирования контролируют: качество бетонной смеси, интенсивность кладки бетона, величину заглубления бетонолитной трубы в ранее уложенный бетон, уровень бетонной смеси в трубе. В случае необходимости для контроля качества бетона из него выбирают керны.

Дата добавления: 2014-12-29