автореферат диссертации по строительству, 05.23.08, диссертация на тему:Технология погружения свай вдавливанием с помощью установки с вакуумным анкером

КИЕВСКИЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи ЛИТВИН Олег Владимирович

ТЕХНОЛОГИЯ ПОГРУЖЕНИЯ СВАЙ ВДАВЛИВАНИЕМ С ПОМОЩЬЮ УСТАНОВКИ С ВАКУУМНЫМ АНКЕРОМ

05.23.08-ТЕХНОЛОГИЯ И ОРГАНИЗАЦИЯ ПРОМЫШЛЕННОГО И ГРАЖДАНСКОГО СТРОИТЕЛЬСТВА

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

КИЕВ 1991

Работа выполнена в Киевском Е11женерно-строительном институте.

" Научный руководитель - кащгдцат технических наук, доцент

А.П. СНЕЖКО.

Научный консультант - кандидат технических наук, старший научный сотрудник C.B. РОМАНОВ.

Официальные ошоненты - доктор технических наук, профессор

В.И. ТОРКАТШ;

кандидат технических наук, доцент £.М. ЛАЗЕЕНИК.

Ведущая организация - -КИЕВСКИЙ СТРОЙПРОЕКТ Минстроя УССР.

Защита диссертации состоится nJ5_" UUIS^ 1991 г> в /3 часов на заседании специализированного совета К 068.05.12 в Киевском инженерно-строительном институте го адресу: 252037, КИЕВ-37, Воздухофлотски! проспект, 31.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Киевского инженерно-строительного ш ститута.

Автореферат разослан „1Z* сигрелЛ^- 1991 года

Ученый секретарь

специализированного совета у

канд.техн.наук, доцент ГрЗ^4*^ H.A. Еебек

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность теш. Постоянное усложнение строящихся зданий и сооружений значительно повышает требования к их основаниям и фундаментам. Строительная практика показывает, что именно в области фундаментостроения в наибольшей мере скрыты резервы повышения эффективности и качества строительства.

Работы подземного цикла, на долю которых приходится около 1Ъ% трудовых затрат и до 4СЙ общих затрат времени на строительство, весьма трудоемки, сложны и имеют высокую стоимость.

Актуальность этой проблемы значительно .возрастает в связи с увеличением объемов работ по реконструкции старых городских застроек и действующих промышленных предприятий, где во многих случаях не допускается высокий уровень динамических и шумовых воздействий.

Прогнозные оценки развития технологии свайных работ указывают на целесообразность использования в таких условиях метода статического вдавливания. Однако его применение сдерживается из-за несовершенства сзпцествующего сваевдавливающего оборудования и недостаточной разработки технологии погружения индустриальных свай. Созданная в НШЛ1 Госстроя УССР новая сваевдавлк-вающая установка с вакуумным анкером открывает широкие возможности снижения стоимости и материалоемкости погружения свай заводского изготовления в условиях строительства вблизи существующих зданий и сооружений.

Разработка и исследование рациональной технологии вдавливания свай с помощью нового оборудования и обуславливает актуальность данной работы.

Целью диссертационной работы является исследование и раз- • работка рациональной технологии погружения свай вдавливанием с применением сваевдавливающего оборудования с вакуумным анкером, обеспечивающей снижение стоимости, затрат труда и времени на возведение фундаментов в условиях плотной городской застройка.

В соответствии с поставленной целью определены следующие основные задачи исследований:

определение рациональных режимов погружения и параметров свай в различных инженерно-геологических условиях;

исследование технологических параметров вакуумного анкера л разработка инженерного метода их расчета;

исследование и разработка новой технологии погружения свай здавливанием с применением установки с вакуумным анкером;

определение рациональной области и оценка экономической эффективности применения предложенной технологии погружения свай.

Метода исследований: анализ и обобщение; экспериментальные исследования на моделях и в натурных условиях; фотоучет; гидромеханический и ком^ормных отображений. Научная новизна работы:

предложена аналитическая зависимость для определения продолжительности операции вдавливания сваи, учитывающая взаимосвязь скорости погружения сваи, сопротивления грунта и кратности запасовки вдавливающего полиспаста установки С.ВО-В-1;

аналитически и экспериментально установлены зависимости ;„ехду анкерующей способностью вакуумного анкера и проницаемостью грунтов; быстротой действия /производительностью/ вакуумного касоса и требуемой анкеруюгпей способностью анкера; установлена закономерность изменения давления в камере анкера во времени;

разработана технология и определены закономерности технологического процесса погружения свай вдавливанием и установлена взаимосвязь между продолжительностью процесса догружения свай' и конструктивно-технологическими параметрами сваевдавливающей установки с вакуумным анкером.

Практическая значимость работы. Разработаны и внедрены в производственных условиях практические рекомендации по выбору рациональных режимов вдавливания свай в зависимости от грунтовых условий; инженерный метод расчета технологических параметро! вакуумного анкера и продолжительности технологического процесса погружения свай, а также технологические схемы погружения свай и устройства свайных шлей с помощью 'нового сваевдавлквающего оборудования.

Реализация работы. Результаты исследований еошли в состав "Инструкции по технологии погружения свай вдавливанием" и "Методических рекомендаций по технологии погружения свай вдавливанием", изданных НЙИСП Госстроя УССР, а также республиканских строительных корм "Проектирование и устройство свайных фундаментов вблизи существующих зданий из железобетонных свай погружаемых вдавливанием сваевдавливающим оборудованием с использова нлем вакуумных анкерных устройств", одобренных Госстроем УССР.

Основные результаты работы внедрены в практику строительства при проектировании и возведении свайных фундаментов ряда жилых, общественных и промышленных зданий. Экономический эффект эт внедрения разработок в строительную практику составил 123,1 гыс. руб.

На защиту выносится:

рекомендации по выбору рациональных режимов погружения и 1араметров свай при использовании установки с вакуумным анкером;

инженерный метод расчета притока воздуха в камеру анкера ж шалитические зависимости для определения его технологических 1араметров;

рациональная технология погружения свай вдавливанием с при-«енением сваевдавливающей установки СВО-В-1.

Публикации. По результатам исследований и внедрения техно-югии опубликовано 9-ть печатных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, тяти глав, общих выводов и рекомендаций, списка литературы из 99 гаименований и 12 приложений. Содержит 107 страниц машинописно-'о текста, 40 рисунков и 21 таблицу.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Методологической основой проведенных автором исследований свились труды известных советских ученых в области фувдамен-■остроения - Ю.М. Абелева, М.Ю. Абелева, А.Н. Бартоломея, ;.В. Бахолдина, Ю.И. Белякова, В.Г. Березанцева, И.II. Бойко, [.В. Бойко, В.П. Бурова, И.А. Ганичева, Н.М. Глотова, Б.В. Гон-:арова, A.A. Григорян, Б.И. Далматова, П.А. Коновалова, Е.М. Пер-ея, Д.А. Романова, С,В. Романова, С.А. Слюсаренко, М.И. Сморо- . ;инова, Е.А. Сорочан, В.И. Торкатюка, H.A. Цытовича и др.

Анализ результатов исследований в области применения мето-а вдавливания свай показал, что несмотря на его высокую эффек-ивность, еше недостаточно изучены и требуют дальнейшего рас-мотрения вопросы работы сваевдавливающего и анкерующего обору-ования, технологии и организации производственных процессов давливания свай в различных грунтовых условиях.

В результате анализа сваевдавливающего оборудования уста-овлено, что существующие вдавливающие установки на базе трак-оров, экскаваторов и кранов обладают общим существенным недос-

татком - усилие вдавливания в них обеспечивается за счет собственного веса оборудования или дополнительного пригруза, чем ограничивается возможность создания достаточно больших усилий' вдавливания и вызывает большие осложнения в его эксплуатации из-за громоздкости и большого веса. Для увеличения усилия вдавливания, без увеличения веса оборудования, используют различные по конструкции и принципу работы анкерные устройства, воспринимающие реактивные усилия при вдавливании свай.

Анализ конструктивных и эксплуатационных качеств анкерных устройств свидетельствует, что подавляющее их болыпенство предназначено для однократного использования..Из анкеров многократного использования одним из наиболее перспективных представляются вакуумные анкеры, как наиболее полно отвечающие требованиям предъявляемым к анкерным устройствам с учетом анкерутощей способности и времени заанкеривания. Поэтому для дальнейших исследований принята технология устройства свай новой сваевдавли-вающей установкой с вакуумным анкером конструкции НИИСП Госстроя УССР.

Важным условием эффективного использования сваевдавливагаце-го оборудования СВО-В-1' при погружении бвай в различных' грунтовых, условиях является правильный выбор режимов вдавливания и параметров свай. В связи с этим возникает необходимость исследования процесса вдавливания свай, в частности, исследования влияния скорости погружения и угла.заострения сваи на общее усилие вдавливания по глубине погружения.

По методике, разработанной автором, исследование процесса вдавливания выполнялись в. лабораторных условиях на моделях и в натурных условиях с использованием железобетонных свай и тензо-сваи.

Исследования в лабораторных условиях выполнялись в песчаном грунте на разработанной автором установке. В качестве модели использовалась металлическая свая 1/5 натурной величины, позволяющая фиксировать общее усилие вдавливания и усилие вдавливания по острию.

Исследование процесса вдавливания в натурных условиях выполнялись при погружении более 150 свай на четырех строительных площадках с различными геологическими условиями. Для вдавливания свай использовались установки СВО-В-1 на базе кранов МКГ-25 и РДК-25 с 6-ти, 10-ти и 12-ти кпатной запасовкой вдав-

ливагащего полиспаста. Кроме этого, для оценки несущей способности свай, погруженных вдавливанием, в соответствии с ГОСТ 5686-78 выполнялись статические испытания ряда опытных свай.

Проведенные исследования процесса вдавливания свай на моделях позволили установить, что при малых скоростях погружения, порядка 0,5. м/мин, наблюдается снижение до 25% усилия вдавливания свай с плоским нижним концом по сравнению с заостренными сваями с углом 30°, а при увеличении скорости вдавливания до 2 м/мин и более наблюдается обратный эффект - общее усилие вдавливания для свай без заострения на 10-15$ превышает аналогичное усилие при угле заострения 30°.

При угле заострения сваи равном 30°, увеличение скорости в пределах 0,4 - 2,0 ад/мин практически не сказывается на величине общего усилия вдавливания. В то же время, для свай с плоским концом, это усилие увеличивается до 30$.

В общем усилии вдавливания его составляющая - усилие вдавливания по острию, при малых скоростях погружения составляет около 75? для заостренной сваи и около 9С$ для тупой, а при увеличении скорости до 2 м/мин - составляет около 85% независимо от угла заострения.

Исследования процесса погружения свай в натурных условиях позволили установить интервалы изменений усилий вдавливания в различных геологических условиях, определить предельные значения усилий вдавливания, а также значения скоростей погружения сваи в зависимости от технических возможностей сваевдавливашцего оборудования и сопротивления грунтов вдавливанию сваи /табл. 1/. Приведенные данные могут быть рекомендованы как исходные при выборе сваевдавливающей установки СВ0-В-1 с требуемыми конструктивно-технологическими параметрами.

Для предварительного определения продолжительности операции вдавливания сваи автором предложена аналитическая зависимость

1 £ ы

та С1)

где Ь^ - мощность 'и -го слоя грунта, продавливаемого сваей;

1ГМ - скорость вдавливания сваи через £ - тый слой грунта, м/мин, принимаемая по табл. 1.

Таблица 1

Рекомендуемые значения усилий вдавливания, скорости погружения и угла заострения сваи в зависимости от вида грунта основания

Вид грунта

Общее усилие вдавливания

гобщ'

кН

Скорость погружения м/мин

при кратности запа-совки вдавливающего полиспаста

-!-!-

6-ти ! 10-ти 12-ти

Рекомендуемый угол заострения сваи, град

Глинистые грунты с Робщ<100 3,0 3,0 3,0 30

iL> 0;3 и при' погружении свай через лидерные скважины

Глинистые грунты с 1004Робп^500 2,5 2,0 1,5? 30 0< 0,3, пьиева- /550/ш

тые и глинистые пески средней плотности

Глинистые грунты с 500< Робщ<800 - 1,1 1,57 30 О, пески от /800/ш 180*

крупных до мелких Робщ4И50 - - 1,5? 30

средней плотности /1150/*х 180х

я - для песчаных грунтов; зц£ - максимальное усилие вдавливания, кН.

Выполненные статические испытания свай, погруженных вдавливанием в различных геологических условиях позволили установить, что для обеспечения несущей способности свай достаточно, чтобы общее усилие вдавливания, передаваемое на сваю в 1,1 раз превышало расчетную нагрузку на сваю, при условии отсутствия : толще грунтов основания, прорезаемых сваей, прослоек просадочн го грунта, благодаря которым может возникнуть отрицательное тр ние, а также отсутствия слабых прослоек грунта ниже острия сва

Работоспособность сваевдавливающей установки в значительной степени зависит от надежной и устойчивой работы вакуумного анкера, на эффективность которой оказывают влияние следующие технологические параметры: анкерующая способность - отрывное усилие воспринимаемое вакуумным анкером; требуемая быстрота действия /производительность/ вакуумного насоса / для поддержания разрежения в камере вакуумного анкера на заданном уровне/; продолжительность установления стабильного разрежения /давления/ в камере анкера /с момента включения вакуумного насоса и до достижения в ней минимального давления/.

Установлено, что значение этих параметров определяется величиной общего притока воздуха в камеру анкера и находится в прямой зависимости от фильтрационных свойств грунтов /коэффициента проницаемости грунта/, глубины погружения стенок анкера в грунт и размеров вакуумного анкера: площади плиты анкера, объема вакуумной камеры, размеров обоймы.

Анализ результатов натурных исследований вакуумного анкера показал, что технологический процесс включения его в работу характеризуется последовательным прохождением двух стадий. На первой стадии - после опускания анкера на поверхность грунта под действием собственного веса и веса оборудования стенки его корпуса погружаются в грунт на 3 - 5 см, образуя замкнутую полость, ограниченную снизу - поверхностью грунта, сверху - плитой, сбоку - стенками корпуса. При откачивании воздуха вакуумным насосом в камере анкера создается разрежение /пониженное давление/, и на плиту действуют помимо веса оборудования - прижимное усилие, создаваемое атмосферным давлением. Под действием этого усилия стенки корпуса дополнительно погружаются в грунт на глубину 15-35 см, уплотняя его и обеспечивая тем самым герметичность замкнутой полости. Дальнейшая откачка воздуха приводит к стабилизации давления под шштой и наступает вторая стадия при которой анкер готов к работе, и может воспринимать реактивные усилия. Эта стадия характеризуется установлением динамического равновесия между производительностью вакуумного насоса и притоками воздуха, поступающего из массива грунта в камеру анкера.

На основе экспериментальных исследований процесса установления стабильного давления в камере анкера в различных грунтовых условиях установлепно, что надежная работа вакуумного анкера обеспечивается' в грунтах, характеризующихся с поверхности одно-

родными супесями, суглинками различной консистенции и пылеваты-ми песками с коэффициентом проницаемости не превышающим 2, Ох х1д-12 дрИ этом адкерушщая способность анкера составляет не менее 800 кН, что обеспечивает усилие вдавливания порядка 600 кН /рис. 1/.

В случаях, когда фильтрационные свойства естественных грунтов, слагающих площадку не обеспечивают достаточную анкерующую способность вакуумного анкера, а также при наличии в поверхностном слое грунтов, препятствующих погружению стенок анкера на необходимую глубину, целесообразна замена этих грунтов на грунты, обеспечивающие надежную работу вакуумного анкера. В частности, необходимо отсыпать слой суглинка или супеси толщиной 0,8-1,0 м с последующим уплотнением до=1,6 г/см3.

Проведенные исследования возрастания анкерующей способности Л/а вакуумного анкера во времени и изменения усилия вдавливания сваи в процессе ее погружения показали, что анкерую-щее усилие анкера в любой момент времени больше усилия вдавливания, т.е. выполняется неравенство А^а^й? • Это позволяет операции вдавливания сваи и включения в работу вакуумного анкера выполнять паралельно, не дожидаясь установления максимального анкерующего усилия анкера.

С учетом сложной картины фильтрации воздуха через верхнюю границу пласта с обтеканием двойной стенки анкера автором разработан инженерный метод расчета прятока воздуха в камеру вакуумного анкера и на его основе получены аналитические зависимости для определения его технологических параметров.

Основные решения для 'оценки фильтрации под стенками вакуумного анкера получены гидромеханическим методом с использованием теории комформных отображений.

Для определения общего притока воздуха в камеру вакуумного анкера предложена следующая зависимость

0 = |£(Ра- г-ир (2)

где К/7 - коэффициент проницаемости грунта, м2;

_/И - динамическая вязкость воздуха, уч =1,81х10^кг/мхс;

Г „ - атмосферное давление, кПа;

Рк - давление в вакуумной камере, кПа;

- приведенный удельный фильтрационный расход, который для различных размеров вакуумного анкера в зависимое-

ти от глубины погружения его стенок в грунт может быть определен по графикам, приведенным на рис. 2; пр - приведенная длина стенок анкера, м, которая определяется по формуле

Ьпр-ЭГ^Йпр^а-} (3)

где Япр - приведенный радиус анкера, м; <Х - ширина обоймы анкера, м. Давление в каттере вакуумного анкера Р« в общем случае определяется соотношением быстроты действия вакуумного насоса

Бн и общего притока воздуха в камеру анкера О и определяется по формуле

Р«-РаГ-к

(4)

Кп" ¡-¡пр'

Для определения анкеругощей способности вакуумного анкера Na. следует пользоваться зависимостью ~

i»a"

га

(5)

Krr Lnp'tyr "Ю^ * fi'Sn

где Fp - площадь плиты вакуушого анкера, м^;

Qa - вес вакуумного анкера, кН.

Требуемая анкеругацая способность вакуумного анкера [А/а! зависит от расчетной-нагрузки на сваю Ррасч и может быть определена по формуле

[Na]8 т-n- Ррасч - Ga (6)

где т =1,25 - коэффициент, учитывающий конструктивные особенности сваевдавяивающего оборудования;

П =1,0 - при прорезке сваями глинистых грунтов с коэффициентом текучести 0,3 и заглублении нижних концов свай также в глинистые грунты;

- при прорезке сваями глинистых грунтов и заглублении нижних концов свай в пески;

- при прорезке и заводке нижних концов свай в пески.

Приравнивая значения А/а и [А/ц] , вычисляемых по формулам (5) и (6) получаем аналитическую зависимость дл*т определения требуемой быстроты действия вакуумного насоса [Sh3 ,л/с

П =1,1 П =1,2

^ 240 г 380

| 540

1 660

§ 800

ч

0 940 „, 1080

1 1220 ®1Э50

м

3 1500

¿1.0, а о.в

к

¿0,7 й

8-0.6

ы

5 0,5

ао,*

05 '

3 0,з

и

« 0,2

0,1

0

д * л»

\\ ч & * «

Ч N Ч>, 0 0 о

\ч >0 ,3

о < ■ г---*

ч4

12 3 4 5 6 Время I , мин

Рио. I. График* изменения давления в камер* и анкв-руютего усилия вакуумного анкера размером 3x6 м для грунтов о различными ювффициента-ми проницаемости К^.

1 - неоднородные оупеси, пылеватые пески о

Кп-(1,8+2,0)х10~1г м2;,

2 - оупеои пластичной и текучей коноиатенции

о Кп-(0,9+1,0)х10_12 м2;

3 - наоыпнай леос (толщиной 0,8-1,0 м) о

-0,5хЮ-12 м2;

^ - глины и суглинки от пластичной до текучей консистенции с Кп-=(о, 1+О,2)х10_1г м2.

'О 5 10 15 20 25 30 35 40

Глубина погружен** стенок анкера И , м

Рис. 2. Графики зависимости приведенном удельного фильтрационного расхода от глубины погружения отенок анкера в грунт и ширины обоймы а для анкера размером Зхб м.

-1 _1000_

=_Я ( 100-Гп \ (7)

На основании исследований работы вакуумного анкера и используя так называемое уравнение времени откачки вакуумной системы автором предложена эмпирическая формула для определения продолжительности установления в камере анкера стабильного давления, мин

¿5 (8)

где V - объем вакуумной камеры, м3, определяемый по формуле

тг с- О2 Ьк-И , .

у= ий /?пр—^--(9)

где И к - максимальная высота вакуумной камеры анкера, м;

Ь - глубина погружения стенок анкера в грунт, м.

Оценка точности полученных зависимостей, в частности: общего притока воздуха в камеру вакуумного анкера 0. , величины давления Рк и продолжительности установления стабильного давления ¿5 в камере анкера, определяемых соответсвенно по формулам (2), (4) и (8) показала, что по сравнению с результатами замеров этих параметров в полевых условиях погрешность не превышает 10-15%.

Исследования технологического цикла погружения свай выполнялись в соответствии с технологической схемой /рис. 3/ на основании выборочного хронометража отдельных технологических процессов с последующей статистической обработкой результатов фотоучета.

В результате исследований операций перемещения установки и наводки рабочего органа на точку погружения установленно, что продолхительяость их выполнения зависит от схемы устройства свайного поля. Анализ многочисленных вариантов позволил вьщелить шесть основных схем устройства свайных полей. В результате отработки "тих схем в производственных условиях определены рациональные области их применения, а также значения основных показателей - средней скорости перемещения установки ТГср и продолжительности наводки наголовника ¿н для каждой из схем /табл. 2/.

Таблица 2

Значения показателей средней скорости перемещения и продолжительности наводки рабочего органа на точку вдавливания

Характеристика расположения свай в плане

И ! Схема движения п/п ! сваевдавливагацего ! агрегата

Средняя скорость перемещения установки

Расчетное время наводки рабочего органа на

1Уср , м/мин | точку Лн,\ i мин i

Сплошное свайное поле

Рядовое расположение свай

Кустовое расположение свай

1. При погружении 3,0 свай по радиусу действия установки с движением

"на себя"

2. Вдоль рядов сбо- 1,2 ку

3. Вдоль ряда "на 1,0 себя"

4. При покустовом 1,5 погружении с движением вдоль

оси куста сбоку

5. При покустовом 1,8 погружении с движением "на

себя"

6. При погружении 1,0 свай рядами с движением сбоку

2,0

1,0

1,0 1,5

1,3

1,0

к - с учетом надбавок времени на организационные потери и режим работы бригады в течении, рабочего дня.

I а ш IV V

Рис.3.Технологическая схема погружения сгай вдавливанием с-применением установки СВД-В-1

I - перемещение установки на точку погружения сл строповкой, подтаскиванием, подъемом и заводкой сваи под наголовник; П - установка сваи на точку вдавливания; 0 - опускание анкера и опорной плити с включением в работу вакуумного анкера; 17 - погружение сваи вдавливаиием; У - отключение вакуумного насооа, подъем анкера, опорной плиты, наголовника я въезд оо сваи. I - базовая машина; 2 - наголовник; 3 - свая; ^ - коясовая стойка; 5 -,.J¡зaa^и:saвад¡í полиспаст; 6 - упорная рама; 7 - вакуумный анкер; 8 - опорная плита; 9 - вацгуумзвй насос.

При погружении свай в геологических условиях, характеризующихся наличием в толще грунтов прослоек, сопротивление которых выше погружающей способности сваевдашшвающего оборудования следует предварительно устраивать лидирующие скважины с помощью шнекового бурения.

При погружении свай в лидирующие скважины предложены две основные технологические схемы. Анализ и отработка этих схем показали, что в условиях, когда стесненность площадки позволяет одновременно работать двум агрегатам наиболее рациональной является технологическая схема с использованием одного агрегата -для бурения скважин, а второго - для погружения свай. Это позволяет более чем в 1,7 раза сократить цикл вдавливания свай.

Экспериментальная отработка технологических операции цикла вдавливания свай позволили предложив рациональные прийомы выполнения отдельных процессов для различных технологических схем, установить нормативы выполнения отдельных операций.

Установленные на основе статистической обработки результатов фотоучета затраты времени каждого из членов бригады на выполнение отдельных операций позволили разработать графики трудовых процессов для различных схем погружения свай, один из которых приведен в табл. 3. Эти графики могут быть использованы при разработке технологических карт и карт трудовых процессов.

Основываясь на теоретических и экспериментальных исследованиях процессов погружения свай в различных грунтовых условиях предложена аналитическая формула для определения продолжительности технологического цикла вдавливания сваи Гц , мин •

Тц= и+ ¿вс+£вэ+ ЬсР (10)

где ¿5 - продолжительность бурения лидирующей скважины, мин.

При бурении скважин самой установкой Ьв принимают 29 мин; при бурении отдельным агрегатом - 1$ =8 мин; - продолжительность выполнения вспомогательных процессов, мин;

¿¿д - продолжительность вдавливания сваи, мин, определяемая по формуле (1);

Ьср - продолжительность срубки головы недопогруженной сваи, мин. При срубке вручную =Д1 мин, при срубке отбойным молотком - Ьср =9 мин.

Время , на выполнение вспомогательных процессов опре-

График трудового процесса вдавливания сваи длиной 8 м

Таблица 3.

№

п/п

Наименование операций

Затраты времени исполнителей,мин

Маши- Коп- Коп-

нист ров- ров-

уста- щик щик

новки

Я Р у р 1У р

Зат- Лро-

раты дол-

тру- жи-

да. тель-

челт ность

мин операций мин

I Перемещение агрегата на точку погружения 0,5 0,5 0,5 1.5 0,5

2 Наводка наголовника на точку 2,0 2,0 2.0 6,0 2,0

3 Подтаскивание, подъем и заводка сваи в наголовник 7,7 7,7 7.7 23,1 7.7

4 Установка сваи на точку 3,8 3,8 3.8 3,8

5 Опускание анкера, плиты о выравниванием копровой стойки 3,2 3,2 3,2 9,6 3,2

б Включение в работу вакуумного анкера 4,4 4,4 4,4 23,2 4,4

7 Вдавливание сваи 6,6 6,6 6,6 19,8 6,6

8 Выключение вакуумного насоса, подъем анкера, плиты, наголовника и съезд со оваи 2,6 2,6 2,6 7.8 2.6

9 Срубка голов свай 8,9 8,9 8,9 26,7 8.9

Время, мин

9 12

15

18,

21

гм

27

30

з:

36

39

42

ИТОГО: без учета срубки голов свай 92,4 30,8 с учетом срубки голов свай 119,1 39,7

30,8

»,7

3

6

деляется как сумма затрат времени на выполнение составляющих операций по формуле

tt>c-t1-^tг + t$ + tlt + t5+te (и)

где - продолжительность перемещения сваевдавливающего агрегата с наводкой наголовника на точку погружения сваи, мин';

¿2 - продолжительность строповки, подтаскивания, подъема й заводки головы сеэи в наголовник, мин;

¿3 - продолжительность установки сваи на точку погружения, мин;

- продолжительность опускания анкера и опорной шшты, мин;-

¿5 - продолжительность включения в работу вакуумного анкера, мин, определяемая по формуле (8);

, ¿5 - продолжительность подъема анкера, опорной плиты, наголовника и съезд со сваи, мин.

Время ¿1 , определяется в зависимости от принятой схемы движения установки, размещения свай в плане и расстояний между ними .по формуле

где Веб - расстояние между осями последовательно погружаемых свай, м;

ТГср - средняя скорость перемещения установки, м/мин;

tн ~ продолжительность наводки наголовника на точку вдавливания, мин.

Значения ТГор и Ьи принимаются по табл. 2.

Время ¿2 • на строповку, подтаскивание, подъем и заводку сваи в наголовник определяется по формуле

ТГкр * 1Го

где - продолжительность операции строповки и заводки сваи в наголовник, мин;

1ч - расстояние подтаскивания сваи, м;

- длина сваи, м;

и«р - скорость подъема крюка для подтаскивания сваи, м/шн;

/ / Ь+£-сб СсЬ

1Г0 - скорость подъема наголовника, м/мин.

Значения 2ГКр и "Уо принимаются в зависимости от кратности запасовки соответствующего полиспаста.

Значения продолжительности операций: строповки и заводки головы сваи в наголовник, установки сваи на точку вдавливания, опускания анкера и опорной плиты, подъема анкера, опорной плиты, наголовника и съезда со сваи, как не зависящих от размеров сваи, схемы перемещения установки и других параметров следует принимать по результатам обработки хронометражных данных соответст-■ венно: ¿с =3,0 мин; ¿з =3,5 мин; ttt =2,0 мин; ¿е =2,5 мин.

Для определения сменной эксплуатационной производительности сгаевдавливающей установки ¡1 э , м3/смену предложена формула .

Лэ- 50-С (14)

Тц

где С - продолжительность смены, ч;

- объем одной погружаемой сваи, м3;

- коэффициент использования установки во времени, принимаемый Кц =0,8 - 0,9;

Тц - продолжительность технологического-цикла вдавливания одной сваи, мин, определяемая по форг^ле (10).

Сопоставительный анализ технико-экономической эффективности предложенной технологии вдавливания свай с использованием сваевдавливающей установки с вакуумным анкером по сравнению с аналогичным оборудованием показал, что применение такой технологии обеспечивает снижение стоимости работ на 56,2 руб и сокращение трудозатрат на 3,7 чел.-дн на 1 м3 объема погружаемых свай.

■ 0НЩ1Е ВЫВОДЫ И РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Обобщение опнта устройства свайных фундаментов показало, что наиболее эффективным методом погружения свай в условиях плотной городской застройки и других местах, не допускающих высокого уровня динамических и шумовых воздействий является метод статического вдавливания. Однако его применение ограничивается из-за отсутствия эффективной технологии и несовершенства существующего сваевдавливаюшего оборудования.

Разработка рациональной технологии погружения свай вдавли-

ванием на базе использования новой сваевдавливамцей установки с вакуумным анкером является одним из перспективных путей к решению проблемы устройства экономичных фундаментов.

2. В результате исследований процесса вдавливания свай на моделях и в натурных условиях определены рациональные параметры свай и режимы их погружения в зависимости от инженерно-геологических условий и технических возможностей сваевдавливающего оборудования. и на их основе получена аналитическая зависимость для определения продолжительности операции вдавливания свай.

3. На основе анализа результатов экспериментальных исследований вакуумного анкера установлены рациональные условия его применения, а также мероприятия, позволяющие обеспечить надежную работу анкера в неблагоприятных с точки зрения его работы грунтовых условиях.

Предложен инженерный метод расчета притока воздуха в камеру вакуумного анкера и на его основе получены аналитические зависимости для определения технологических параметров анкера: анкерующей способности; быстроты действия вакуумного насоса; продолжительности установления стабильного давления в вакуумной камере анкера.

4. Аналитически и экспериментально исследована и отработана в производственных условиях эффективная технология погружения свай вдавливанием при устройстве свайных фундаментов в условиях плотной городской застройки.

Разработаны технологические схемы погружения свай вдавливанием и схемы устройства свайных полей. Определены рациональные условия их применения в зависимости от грунтовых условий, размеров свайного поля, размещений свай в плане и расстояний между ними.

5. Предложены аналитические зависимости для определения продолжительности отдельных технологических процессов л всего цикла вдавливания, а также сменной производительност:: сваевдавливающей установки, позволяющих в зависимости от объемов работ определять рациональные сроки устройства свай и количественную потребность в сваевдавливающем оборудовании.

6. Результаты исследований технологии погружения сваи вдавливанием с использованием установки с вакуумным анкером внедрены при устройстве фундаментов ряда многоэтажных жилых, общественных и промышленных зданий в условиях плотной городской за-

стройки, а также использованы при разработке "Инструкции по технологии погружения свай вдавливанием" /Киев: НИИСП, 1986/, "Методических рекомендаций по технологии погружения свай вдавливанием" /Киев: НИИСП, 1988/ и республиканских строительных норм "Проектирование и устройство свайных фундаментов зблизи существующих зданий из железобетонных свай погружаемых вдавливанием с использованием вакуумных анкерных устройств", одобренных Госстроек УССР /протокол И 3 от 22 марта 1991 г./.

Экономический эффект от внедрения результатов исследований на объектах строительства составил 123,1 тыс. руб.

Удельные показатели эффективности по сравнению с эталонным вариантом ка 1 к3 объема погружаемых свай составили: снижение стоимости - 53,2 руб; сокращение трудозатрат - 3,7 чел.-дя.

Основные положения диссертационной работы опубликованы в следующих работах:

1. Инструкция по технологии погружения свай вдавливанием / Романов С.З., Глущенко Ю.Н., Яременко Г.Я., Литвин О.В. - Киев: НЖСИ, 1986. - 19 с. .

2. Методические рекомендации по технологии погружения свай вдавливанием / Романов С.З., Яременко Г.Я., Глушенко Ю.Н., Литвин О.В., Рубач А. 5. - Киев: НИИСЯ, 1988. - 52 с.

3. Романов C.B., Яременко Г.Я., Литвин О.В., Глущенко Ю.Н. Отработка технологии погружения свай сваевдавливающим оборудованием с вакуумным анкером // Строительное производство. -Киев: Буд1вельник, 1988. - №27. С. 14-17.

4. Литвин О.В. Совершенствование технологии погружения свай вдавливанием в стесненных условиях городской застройки // Основания, фундаменты и подземные сооружения. - Киев: НИИСП, 1290. - С. 34-40.

5. Розанов C.B., Снежко А.П., Литвин О.В. Натурные исследования вакуумного анкера при погружении свай вдавливанием // Ь^охнсленное строительство и инженерные сооружения. - 1990. -.v4, С. 30-Ч..

Г.. Гал1 заглиблюють дцааяжванням / Романов C.B., Снежко А.П., ЯатЕИН G.li, // АПК: Наука, техн1ка, практика. - 1990; - МО. -

С. 42.

7. Pov.airoB C.B., Литвин О.В. Экспериментальные исследователя процесса вдавливания на моделях в грунтовом лотке // Qnv

вания, фундаменты и подземные сооружения. - Киев: НИИСП, 1990. -С. 82-88.

8. Романов C.B., Яременко Г.Я., Литвин O.S. Обобщение опыта исследования процесса вдавливания свай с применением свае-вдавливазощего оборудования с вакуумным анкером // Основания и фундаменты. - 1991. - J£24.

9. Романов C.B., Снежко A.C., Литвин O.E. Расчет технологических параметров вакуумного анкера при погружении свай вдавливанием / Деп. во ВНШНТПИ ГС СССР - 16 с. 26.07.SO, А" 10757.

Подлис. в леч, 20,03.91, Формат 60х841/16. Бумага типргр. Офсетная печать. Усл.печ.л. 1,25. Усл.кр.-отт, 1,5. Тираж 110 экз. Заказ 667.

Научно-исследовательский институт строительного производства Госстроя УССР, 252180, Киев-180, Краснозвездный пр., 51. Типография НИИСП Госстрог. УССР, 252180, Киев-180, ул. И. Клименко, 5/2.