СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОГРУЖЕНИЯ СВАЙ ВДАВЛИВАНИЕМ ГИДРОФИЦИРОВАННЫМИ УСТАНОВКАМИ
Стандарт саморегулируемых организаций
НП «Объединение строителей Санкт-Петербурга»
НП «Объединение проектировщиков Санкт-Петербурга»
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2015
1
СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОГРУЖЕНИЯ СВАЙ ВДАВЛИВАНИЕМ ГИДРОФИЦИРОВАННЫМИ УСТАНОВКАМИ
Стандарт принят решением:
общего собрания членов
Некоммерческого партнерства
«Объединение строителей Санкт-Петербурга»
протокол № от 2015 г,
общего собрания членов
некоммерческого партнерства
НП «Объединение проектировщиков Санкт-Петербурга»
протокол № от 2015 г.
САНКТ-ПЕТЕРБУРГ
2015
2
Содержание
1. Область применения
2. Нормативные ссылки
3. Термины, определения и обозначения
4. Особенности инженерно-геологических изысканий, проектирования свайных фундаментов и геотехнического мониторинга
5. Виды современных гидрофицированных установок вдавливания
6. Основные типоразмеры железобетонных свай заводского изготовления
7. Технология производства работ
8. Контроль качества работ. Методика определения несущей способности грунтов по конечному усилию вдавливания сваи
9. Охрана труда
10. Сведения о стандарте
11. Список рекомендуемой литературы
Приложение А. Ссылочные стандарты
Приложение Б. Термины и определения
Приложение В. Технические характеристики современных гидрофицированных сваевдавливающих установок
Приложение Г. Характеристики свай заводского изготовления
Приложение Д (рекомендуемое). Результаты исследований параметров погружения свай при сопротивлении грунта, превышающем усилие вдавливания, создаваемого установкой
Приложение Е. Значения предельно допустимых деформаций конструкций фундаментов существующей застройки
3
Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. № 184-ФЗ «О техническом регулировании», а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения». Объекты стандартизации и общие положения при разработке и применении стандартов организаций установлены ГОСТ Р 1.4-2004 «Стандартизация в Российской Федерации. Стандарты организаций».
Настоящий стандарт разработан на основе нормативных положений указанных стандартов, а также Федерального закона «Технический регламент о безопасности зданий и сооружений от 30 декабря 2009 г. № 384-ФЗ», РТМ 36.44.12.2-90 «Проектирование и устройство фундаментов из свай, погружаемых способом вдавливания», ВСН 490–87 «Проектирование и устройство свайных фундаментов и шпунтовых ограждений в условиях реконструкции промышленных предприятий и городской застройки», СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений», СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты», СП 48.13330.2011 «Организация строительства», СП 45.13330.2012 «Земляные сооружения, основания и фундаменты» и др. с учетом особенностей устройства свайных фундаментов по технологии вдавливания, контроля качества членами НП «Объединение строителей СПб», НП «Объединение проектировщиков СПб».
Настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания на территории Российской Федерации без разрешения НП «Объединение строителей СПб», НП «Объединение проектировщиков СПб».
4
1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Настоящий стандарт распространяется на проектирование, производство работ и приемку свайных фундаментов из элементов заводского изготовления, погружаемых способом статического вдавливания. Устанавливает требования к соответствующим обязанностям заказчиков, производителей, поставщиков, потребителей в части выполнения указанных требований. Учитывая современное многообразие современных установок вдавливания в стандарте рассматриваются гидрофицированные машины с торцевой передачей усилия на сваю. Они позволяют развить максимальные значения статических усилий вдавливания до 1600 (2000) кН.
Настоящий стандарт содержит требования к погружаемым сваям, технологическим параметрам их вдавливания, особенностям проектирования фундаментов, мониторинга состояния существующей застройки, испытания грунтов сваями, процедурам контроля качества выполненных работ и оценке соответствия технологических показателей действующим нормативам.
Требования настоящего стандарта являются обязательными для применения членами НП «Объединение строителей СПб» и НП «Объединение проектировщиков СПб» (далее также – НП) в случаях, если ссылка на настоящий стандарт указана в проектной и (или) рабочей документации (включая проекты производства работ, организации строительства, технологические карты и регламенты) в договорах (контрактах) на проведение работ по устройству свайных фундаментов с применением технологии вдавливания.
Члены Объединения обязаны указывать ссылку на настоящий стандарт:
- в договоре подряда (контракте) на работы по устройству свайных фундаментов, если указанный договор (контракт) заключается между членами Объединения,
- в соответствующей проектной или технологической документации (проектах организации строительства, производства работ, регламентах или технологических картах), разрабатываемой при устройстве свайных фундаментов по рассматриваемой в стандарте технологии. 5
2. НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ
Нормативные ссылки на стандарт показаны в приложении А.
6
3. ТЕРМИНЫ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ОБОЗНАЧЕНИЯ
3.1. В настоящем стандарте применены термины с соответствующими определениями, приведенными в приложении Б.
3.2. В настоящем стандарте применены следующие обозначения:
d – сторона сечения сваи, м;
FВД – усилие вдавливания, определяемое по манометрам гидравлической системы установки, кН;
FВДКОН – конечное усилие вдавливания, развиваемое установкой на последнем метре погружения сваи, кН;
FВДМАХ – максимальное усилие вдавливания, кН;
kv – безразмерный коэффициент, учитывающий влияние скорости вдавливания сваи на усилие вдавливания;
kT – безразмерный коэффициент «засасывания», учитывающий влияние процессов стабилизации сопротивления свай;
Ip , IL – средневзвешенные значения по длине сваи соответственно числа пластичности и показателя текучести грунта в долях единицы;
Kф – коэффициент фильтрации грунта, м/сут;
Fd – несущая способность грунта, кН;
Н – глубина погружения сваи, м;
V – скорость вдавливания сваи, м/с;
n – безразмерный эмпирический коэффициент, определяющий зависимость вязкого сопротивления от удельного статического сопротивления грунта под нижним торцем и по боковой поверхности сваи;
ψ – безразмерный эмпирический коэффициент, определяющий зависимость конечного усилия вдавливания от несущей способности свай по грунту;
lш – длина сварного стыка продольной рабочей арматуры сваи, м; dарм – значение диаметра продольной рабочей арматуры сваи, м;
Е – модуль деформации грунта, МПа;
RПОВ – максимальный радиус поворотной части крана, м;
7
qс – удельное сопротивление грунта под наконечником (конусом) зонда, МПа;
QS – общее сопротивление грунта на боковой поверхности (для зонда типа I) , МПа;
fS – удельное сопротивление грунта на участке боковой поверхности (муфте трения) зонда (для зонда типа II), МПа;
НКОТЛ – глубина котлована;
hi – ярус послойной разработке грунта в котловане.
8
4. ОСОБЕННОСТИ ИНЖЕНЕРНО-ГЕОЛОГИЧЕСКИХ ИЗЫСКАНИЙ, ПРОЕКТИРОВАНИЯ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ И ГЕОТЕХНИЧЕСКОГО МОНИТОРИНГА
Инженерно-геологических изыскания
4.1. Инженерно-геологические изыскания грунтов оснований должны производиться в соответствии с СП 47.13330.2012 «Инженерные изыскания для строительства. Основные положения» (актуализированная редакция СНиП 11-02-96), СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений (актуализированная редакция СНиП 2.02.01–83*)», ГОСТ 25100–95 «Грунты. Классификация», СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты (актуализированная редакция СНиП 2.02.03–85)».
4.2. Инженерные изыскания на участке строительства и примыкающей к нему территории должны включать работы по обследованию фундаментов и наземных конструкций существующих зданий.
4.3. Для определения возможности применения способа вдавливания свай следует установить конструкцию и состояние существующего фундамента (по имеющейся документации, путем откопки шурфов и проведения необходимого комплекса исследований), а также наличие (или отсутствие) в основании грунтов, способных при их перемятии к резкому снижению механических свойств, например, сопротивления сдвигу в 2 раза и модуля деформации более чем в 1,5 раза.
4.4. Отчет об инженерно-геологических изысканиях должен отвечать следующим требованиям:
- соответствовать программе изысканий, составляемой специализированной организацией на основании технического задания, выданного проектной организацией и авторами проекта свайного фундамента. В программе уточняют цель задачи и методику инженерно-геологических исследований по согласованию с проектной организацией;
9
- при определении состава, методики и объема изысканий необходимо учитывать технологию вдавливания, величину и характер усилий, действующих на сваю, требования ограничения разности осадок возводимого сооружения, возможность изменения гидрологических условий в строительный и эксплуатационный период;
- в состав задания на изыскания должны быть включены следующие дополнительные виды работ: уточнение по месту глубины буровых скважин и статического зондирования из условий определения залегания напластований слабых грунтов, не менее чем на 5 м ниже глубины заложения острия сваи согласно п.5.11. СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты (актуализированная редакция СНиП 2.02.03–85)». Оконтуривание линз слабых грунтов, назначение мест расположения свай для проведения статических испытаний, прогнозирование стабилизации осадок грунтового массива с учетом расположенных на нем существующих зданий и сооружений.
4.5. При производстве работ в застроенных кварталах в заключении, составленном организацией, проводящей обследование состояния существующих зданий, следует приводить следующие данные: класс и их ориентировочный физический износ, состояние конструкций на момент проводимого обследования по материалам нивелировок и наблюдений за маяками, причины вызывающие выявленные деформации конструкций, перечень превентивных способов защиты конструкций от возникновения новых (если таковые прогнозируются) деформаций или развитие старых.
Проектирование свайных фундаментов
4.6. При проектировании свайных фундаментов с применением технологии вдавливания следует руководствоваться следующими нормативными документами: настоящим стандартом, СП 45.13330.2012 «Земляные сооружения, основания и фундаменты (актуализированная редакция СНиП 3.02.01–87)»; СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты (актуализированная редакция СНиП 2.02.03–85)»; СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений (актуализированная редакция 10
СНиП 2.02.01–83*)»; ВСН 490–87 «Проектирование и устройство свайных фундаментов и шпунтовых ограждений в условиях реконструкции промышленных предприятий и городской застройки».
4.7. В проекте необходимо указывать значения усилий вдавливания которые необходимо развивать на последнем метре погружения сваи в несущий слой грунта. Эти значения следует принимать на основании формулы Фрейдмана Б.Г.:
FВД = ψ Fd, (4.1)
где ψ – эмпирический коэффициент, определенный на основании анализа экспериментальных результатов исследований зависимости значений несущей способности грунтов, полученных при статических испытаниях, от конечного усилия вдавливания свай, фиксируемого по манометру гидравлической системы машин. При этом значения коэффициента ψ, представленные в табл. 4.1, определены для различных грунтовых условиях и следующих технологических режимов вдавливания свай: в грунт ненарушенной структуры, в предварительно пробуренную скважину или разрыхленный грунт.
Таблица 4.1
Коэффициент зависимости конечного усилия вдавливания от несущей способности свай (ψ)
Характеристика геологического разреза в пределах погружения сваи
Режимы вдавливания сваи
В грунт не нарушенной структуры
В предварительно разрыхленный грунт
В лидерную скважину
Слабые грунты в пределах геологического разреза отсутствуют
1,05
0,85
0,65
Слабые грунты слагают верхнюю часть геологического разреза
0,73
0,58
0,46
Слабые грунты под слоем песков мощностью более 4 – 5 м
0,87
0,64
0,51
11
На основании анализа опыта работ по вдавливанию свай и экспериментальных результатов статических испытаний грунтов в инженерно-геологических условиях Санкт-Петербурга и Ленинградской области получены следующие значения коэффициента ψ= FВД / Fd:
- среднее арифметическое значение коэффициента ψсред=0,92;
- среднее квадратичное отклонение σ=0,26;
- коэффициент вариации V=28,7%.
Распределения среднего значения коэффициента ψ в зависимости от длины погружаемых свай представлены в табл. 4.2.
Таблица 4.2
Экспериментальные значения коэффициента ψсред в зависимости от длины вдавливаемых свай
Длина сваи, м
Значения коэффициента ψсред
До 10
1,08
От 10 до15
0,91
От 15 до 20
0,92
От 20 до 25
0,87
Свыше 25
0,89
На основании данных табл. 4.1 и 4.2 следует, что значения конечного усилия вдавливания при достижении острия свай несущего слоя грунта, достаточно установить в пределах от 0,6 до 1,08 от несущей способности грунта Fd. При этом с увеличением длины свай значения коэффициента надежности ψ снижаются, что свидетельствует об эффекте «засасывания» свай, проявляющегося в глинистых грунтах, характеризующего стабилизацию структуры и рост значений бокового сопротивления грунта с увеличением срока отдыха.
12
Для определения значений FВД КОН в каждом случае необходимо назначать с учетом анализа геологических условий площадки строительства, проектных расчетных нагрузок на фундамент и т.п. При этом до начала работ эти значения следует согласовать с авторами проекта и привести в соответствующем разделе договора подряда.
Приведенная методика определения значений усилий вдавливания на последнем метре погружения сваи по формуле (4.1) отличается от нормативных подходов, изложенных в СП 45.13330.2012 «Земляные сооружения, основания и фундаменты» (прил. Е) и СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» (п. 7.6.7) согласно которым эти значения необходимо принимать на основании следующего выражения: FВД КОН≥ 1,2 (1,3) Fd.
Методика, представленная в настоящем стандарте, позволяет оптимизировать расчетные усилия вдавливания, исключает использование дополнительных балластных пригрузов, что позволяет повысить производительность и обеспечивает возможность производства работ в стесненных условиях городской застройки.
4.8. При проектировании конструкций ленточных или плитных ростверков следует учитывать возможность разворота свай в плановом положении относительно проектного положения их центральных осей. Разворот свай при вдавливании вызван тем, что в условиях строительной площадки не всегда возможно выравнивать установку вдавливания вдоль осей каждого погружаемого элемента. Кроме того, погружение свай в положении «без разворота» ведет к снижению производительности на 30 – 40 %.
В этой связи минимальную ширину ростверков необходимо назначать с учетом допустимых нормативами отклонений свай в плановомм положении и их разворота (рис. 4.1). 13
Рис. 4.1. Положение сваи при развороте в плановом положении: 1 – граница ленточного ростверка, 2, 3 – соответственно проектное положение сваи и с разворотом.
4.9. При устройстве фундаментов в непосредственной близости у существующих стен зданий или сооружений расстановку свай следует принимать с учетом рекомендация п. 7.28–7.36 настоящего стандарта.
Геотехнический мониторинг
4.10. Согласно СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений» целью геотехнического мониторинга является обеспечение безопасности строительства и эксплуатационной надежности вновь возводимых (реконструируемых) объектов и сооружений окружающей застройки и сохранности экологической обстановки. С учетом того, что рассматриваемая в стандарте технология эффективна при устройстве свайных фундаментов в условиях окружающей застройки, к основным методам геотехнического мониторинга следует отнести наблюдения за неравномерности вертикальных деформаций (осадок) конструкций существующих фундаментов (см. также п. 4.14).
В качестве предельных значений относительной разности осадок (кренов) существующих фундаментов в соответствии с типом сооружения и его техническим состоянием следует принимать критерии, указанные в табл. Д СП 14
22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений» с учетом рекомендаций действующих территориальных строительных норм (ТСН 50-302-2004 «Проектирование фундаментов зданий и сооружений в Санкт-Петербурге», табл. 4.2) – см. приложение Е.
При этом при производстве работ в непосредственном примыкании к существующим конструкциям следует выполнить опытное вдавливание 3 – 5 свай и на основании результатов геотехнического мониторинга оценить неравномерность осадок фундаментов. На основании этих данных установить следующие технологические параметры работ: количество свай погружаемых в смену, очередность их погружения в пределах примыкания к конструкциям фундаментов и т.п.
Геотехнический мониторинг следует проводить исключительно силами специализированных организаций, имеющих соответствующий допуск саморегулируемой организации, опыт работ, квалифицированных сотрудников и поверенное измерительное оборудование.
4.11. До начала работ специализированной организации необходимо разработать программу геотехнического мониторинга в соответствии с СП 22.13330.2011 «Основания зданий и сооружений» или действующих территориальных строительных норм (ТСН 50-302-2004 «Проектирование фундаментов зданий и сооружений в Санкт-Петербурге»).
4.12. В состав программы геотехнического мониторинга должны входить следующие основные положения:
- особенности вновь возводимого объекта;
- проектные (расчетные) параметры, характеризующие взаимодействие сооружения или его конструкций с основанием;
- инженерно-геологические условия, включая характеристики грунтов основания;
- сведения о сооружениях окружающей застройки (уровень ответственности сооружений, прогнозируемые и предельные значения дополнительных деформаций оснований и фундаментов, предполагаемые защитные мероприятия и др.);
15
- контролируемые параметры их количество и участки фиксации изменений конструкций строящегося (реконструируемого) объекта, его основания, в том числе прилегающего грунтового массива и уровня подземных вод. Параметры окружающей застройки на этапе их первоначальной фиксации;
- методы фиксации изменений контролируемых параметров и требования к точности измерений;
- этапы, периодичность и сроки проведения наблюдений за контролируемыми параметрами с учетом последовательности возведения (реконструкции) сооружения;
- требования к структуре, составу и периодичности подготовки отчетной документации.
4.13. Если в процессе геотехнического мониторинга выявлены отклонениях контролируемых параметров конструкций существующих зданий от допустимых значений организация, проводящая геотехнический мониторинг, должна незамедлительно письменно информировать представителей генерального подрядчика и заказчика о выявленных отклонениях. Далее на основании этих данных по решению заказчика необходимо разработать комплекс мероприятий, обеспечивающий безопасность конструкций существующего здания.
4.14. При устройстве свайных фундаментов по технологии вдавливания в кварталах сложившейся застройки в состав работ по геотехническому мониторингу конструкций существующих зданий и сооружений должны входить следующие работы:
- визуально-инструментальные (наблюдения за уровнем подземных вод, состоянием конструкций – раскрытием трещин в существующих зданиях, в том числе поврежденных, с фиксацией дефектов маяками или аналогичными устройствами, фотофиксация и др.);
- геодезические (фиксация перемещений марок и др.) с применением нивелиров, теодолитов, тахеометров и т.п. таким образом осуществляют наблюдения за вертикальными и горизонтальными деформациями конструкций существующих зданий и сооружений; 16
- виброметрические наблюдения за уровнем динамических воздействия, распространяющихся в грунте (измерение кинематических параметров колебаний: виброперемещений, виброскоростей, виброускорений).
4.15. При вдавливании свай на расстоянии менее 6 м от фундаментов существующих зданий или сооружений оценку влияния вдавливания на осадки фундаментов следует производить на основании рекомендации ВСН 490-87 «Проектирование и устройство свайных фундаментов и шпунтовых ограждений в условиях реконструкции промышленных предприятий и городской застройки» с учетом табл. 4.3.
Таблица 4.3
Ожидаемые значения осадки конструкций существующих фундаментов при вдавливании свай в зоне 6 м от зданий или сооружений (в см)
Технология вдавливания свай
Вид грунта основания
Пески плотные (кроме мелких и пылеватых водонасыщенных). Супеси твердые. Суглинки и глины твердые, полутвердые, тугопластичные
Пески средней плотности, плотные мелкие водонасыщ. Супеси пластичные. Суглинки и глины мягкопластичные. Насыпной грунт с равномерной сжимаемостью, маловлажные
Пески средней плотности, плотные мелкие водонасыщ. Супеси пластичные. Суглинки и глины мягкопластичные. Насыпной грунт с равномерной сжимаемостью, маловлажные
Значения осадок для конструкций фундаментов на естественном основании
С поверхности грунта
1,0
1,5
2,0
В лидерные скважины
0,5
0,75
1,0
Значения осадок для конструкций свайных фундаментов
С поверхности грунта
0,7
1,0
1,4
В лидерные скважины
0,35
0,5
0,7
4.16. Геотехнический мониторинг осуществляется в период строительства и на начальном этапе эксплуатации вновь возводимых или реконструируемых объектов. При производстве работ в примыкании к существующим зданиям или сооружениям для установления фактических режимов изменения деформации их фундаментов, рекомендуется проводить геотехнический мониторинг не менее чем за 2-3 мес. до начала вдавливания свай или устройству котлована. 17
Особенности проведения испытания грунтов сваями статическими вдавливающими нагрузками
4.17. Комплекс работ по испытаниям грунтов сваями статическими вдавливающими нагрузками следует выполнять на основании СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты», ГОСТ 5686-2012 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями».
4.18. Продолжительность времени отдыха при испытаниях грунтов сваями статическими нагрузками следует на основании ГОСТ 5686-2012 п. 7.2.3.
4.19. Для предпроектных испытаний максимальные статические вдавливающие нагрузки должно быть доведены до значений, превышающих расчетные нагрузки на сваю не менее чем в 1,5 раза или осадки сваи 4 см. Аналогично для контрольных испытаний в 1,2 раза превышать значения расчетных нагрузок.
В каждом случае организация, производящая работы, должна составлять программу испытаний и согласовать указанные параметры с проектировщиками.
4.20. При испытаниях передачу нагрузки на сваю производят с помощью гидравлических домкратов, которые устанавливают на голову испытательной сваи и упирают в систему инвентарных балок. Концы балок соединяют со смежными сваями, выполняющими роль анкеров, работающих на выдергивание.
При испытаниях в зависимости от расчетных нагрузок следует принимать следующие схемы установки оборудования:
- до 600 кН – 2-е анкерные сваи (рис.4.2 а);
- до 1000 кН – 4-е анкерные сваи (рис.4.2 б, в);
-1000 – 2200 кН – 6 анкерных свай (рис.4.2 г–е);
- свыше 2000 кН – грузовая платформа без анкерных свай.
Когда анкерные сваи не могут быть использованы вследствие их малого заглубления в грунты и недостаточного сопротивления по боковой поверхности, или при отсутствии технической возможности погружения дополнительных свай 18
домкрат упирают в грузовую платформу, на которую укладывают тарированный груз (рис.4.3). В качестве грузов используют инвентарные металлические или железобетонные элементы.
а) б) в) г) д) е)
Рис. 4.2. Схемы испытаний грунтов статической вдавливающей нагрузкой в зависимости от расположения анкерных свай и инвентарных балок: а – с 2-я анкерными сваями; б, в – с 4-я анкерными сваями, соответственно с одной и двумя балками; г, д, е – с 6-ю анкерными сваями, соответственно с одной и тремя 19
балками. Испытуемая свая устанавливается в центре опытного стенда. Реперная система, прогибомеры и насосная станция условно не показаны
Рис. 4.3. Установка для испытания грунтов грузовой платформой: 1 – испытуемая свая, 2 – инвентарные груза на деревянных прокладках, 3 – упорная балка, 4 – станина, 5 – гидравлический домкрат, 6 – стопорный палец (реперная система условно не показана)
Кроме того для испытаний можно использовать массу конструктивных элементов установки вдавливания (рис.4.4). При этом во вдавливающем узле установки зажимают инвентарную стальную сваю и наводят на оголовок испытуемой сваи с установленным гидравлическим домкратом. Последующие
20
испытания производят по известной методике, приведенной в ГОСТ 5686-2012 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями».
Рис. 4.4. Схема проведения испытания грунтов сваями статической нагрузкой с помощью установок вдавливания: а, б – установками на гусеничном ходу и с
21
системой шагающих балок, соответственно; 1 – шагающие балки, 2 – силовая рама установки, 3 – гидроцилиндры вдавливания свай, 4 – инвентарная стальная свая, 5 – крановое оборудование, 6 – гидравлический домкрат, 7 – испытуемая свая, 8 – реперная система с прогибомерами, 9 – рабочая площадка, 10 – узел зажима сваи, 11, 12 – грузовая платформа с пригрузами. Гидравлические насос и шланги для домкрата поз. 6 условно не показаны
22
5. ВИДЫ СОВРЕМЕННЫХ ГИДРОФИЦИРОВАННЫХ УСТАНОВОК ВДАВЛИВАНИЯ
5.1. Современные установки вдавливания классифицируются по следующим признакам (рис.5.1) [1]:
А. По способу перемещения.
А.1.Самоходные (на базе экскаваторов и кранов, буровых установок или копров, шагающие и т.п.).
А.2.Несамоходные – навесные или переставляемые краном.
А.3. Комбинированные – переставляемые краном с возможностью установки на ходовые тележки с гусеничным или рельсовым ходом.
Б. По способу восприятия реактивного усилия.
Б.1. Гравитационные с грузовой платформой и инвентарным пригрузом.
Б.2. Со специальными анкерными устройствами (грунтовые или вакумные анкеры в плотных грунтах или с креплением к существующим конструкциям).
В. По способу передачи вдавливающего усилия на сваю.
В.1. С торцевой передачей.
В.2. С боковой передачей.
Г. По типу рабочего органа.
Г.1. С механическим рабочим органом (канатно-полиспастные, цепные, с ходовым винтом).
Г.2. С гидравлическим рабочим органом (одноцилиндровые или многоцилиндровые для группового вдавливания).
23
Д. По непрерывности процесса вдавливания.
Д.1. Непрерывного действия (преймущественно с механическим рабочим органом).
Д.2. Циклического действия.
Рис.5.1 Классификация установок вдавливания свай.
5.2. У учетом представленной классификации виды современных гидрофицированных установок вдавливания представлены в табл.5.1. 24
Таблица 5.1
Классификация установок вдавливания свай
Классификационный
признак
Вид установок
УСВ 120(160)
УВТ200
СО450
Шагающие установки
Россия
Украина
Китай
По способу передачи вдавливающего усилия на сваю
по боковой поверхности сваи
По непрерывности
процесса вдавливания
циклические
По способу перемещения по захватке:
а) самоходные (гусеничные)
на базе экскаватора
–
–
б) несамоходные,
переставляемые краном
–
+
+
в) ограниченно мобильные на модульных устройствах
–
+
–
г) шагающие
–
–
+
По способу передачи
усилия на сваю
без дополнительных анкеров за счет собственного веса и инвентарных грузов
Конструктивно-технологические параметры установок вдавливания представлены в табл.5.2.
Таблица 5.2
Технологические параметры установок вдавливания
№
п/п
Параметр, характеристика
установки
Вид установки
УСВ 120
(160)
УВТ 200 /
СО 450
Шагаюшие установки (Starke 240)
1
Масса установки без грузов, т
100
22
(14)
100
2
Полная масса с грузами при максимальном усилии вдавливания, т
132
(160)
200
240
3
Максимальное усилие вдавливания (Fвдм), кН
1150
(1600)
2000
2400
4
Коэффициент полезного
использования массы установки, %
87
(95-100)
95-100
95-100
5
Минимальное приближение оси сваи к
3,5
1,5
0,9 при
25
существующим конструкциям при
максимальном усилии
вдавливания, м
(3,5) Fвд=1200
кН
6 То же при минимальном усилии
вдавливания, м
1,2
(1,2) 1,2 0,9
7 Площадь опорного контура машины, м² 72
(72) 14,7 62
8 Максимальная длина погружаемого
элемента , м Не ограничена 13
9 Наибольшее сечение погружаемого
элемента, см
40
(40) 45 50
10 Возможность подтаскивания сваи по
грунту без помощи крана – – +
11 Возможность погружения шпунта + + +
12 Возможность цикличного погружения
сваи («вниз – вверх») + – –
13 Состав звена (с машинистом крана и
прорабом), чел 5 5 5
Примечание:
- для получения максимального усилия УСВ120(160) применяется выносная
платформа с установкой дополнительных пригрузов;
- шагающие установки производства КНР фирм производителей Starke и Jove
оснащена крановым оборудованием, позволяющим устанавливать сваи длиной до
12-13 м в зажимное устройство (см. приложение В).
5.3. Установки для вдавливания свай следует выбирать исходя из следующих
условий:
типа и конструкции свай, предназначенных для вдавливания (определяют
тип и конструкцию установки);
ожидаемого максимального усилия вдавливания (определяют конечное
усилие вдавливания согласно п. 4.7 или необходимость применения оборудования
для бурения лидерных скважин);
стесненности участка работ как по площади, так и по высоте (выясняют
возможность использования установки по габаритам и необходимость применения
многосекционных свай).
Для предварительного выбора типа установки следует использовать данные
табл.5.3.
26
Таблица 5.3
Конструктивно-технологические критерии выбора типа установок вдавливания
Критерии выбора
Тип установки
УСВ 120
(160)
ГСЗМ 250
СО450
Starke 240
1. По несущей способности сваи по грунту
До 670 кН
+ (+)
+
–
От 670 до 1000 кН
+ (+)
+
–
От 1000 до 1330 кН
– (+)
+
–
От 1330 до 1670 кН
– (+)
+
–
От 1670 до 2000 кН
–
–
+
2. По длине погружаемого элемента без устройства стыка
До 14 м
+ (+)
+
+
Свыше 14 м
+ (+)
+
–
3. По сечению погружаемого элемента
До 40 см
+ (+)
+
+
До 45 см
– (–)
+
+
От 40 до 120 см
– (–)
–
–
4. По степени стесненности площадки
Расстояние от центра крайней сваи до существующих конструкций – 0,8 м, усилие вдавливания до 800 кН
– (–)
–
–
1,2 м – до 800 кН
+ (+)
–
+
1,2 м – до 870 кН
+ (+)
–
+
1,5 м – свыше 900 кН
– (–)
+
+
1,5 м свыше 1600 кН
– (–)
+
+
3,5 м – до 1200 кН
+ (+)
+
+
3,5 м – до 1600 кН
– (+)
+
+
5. По ширине и высоте подъездных путей на объект
До 7,0 × 5,0 м
–
+
–
Свыше 7,0 × 5,0 м
+
+
+
27
6. Основные типоразмеры железобетонных свай заводского изготовления
6.1. Установками вдавливания погружают призматические железобетонные сваи заводского изготовления, соответствующим ГОСТ 19804-2012 «Сваи железобетонные. Технические условия». К этим сваям предъявляют следующие требования:
- сваи как по качеству бетона, так и по предельно допустимым отклонениям от проектных размеров должны соответствовать ГОСТ 7473-2010 «Смеси бетонные. Технические условия» и ГОСТ 19804-91 «Сваи железобетонные. Технические условия»;
- не допускается применение свай, выполненных из бетона более низкой марки, чем предусмотрено в проекте (без соответствующего обоснования и согласования с проектной организацией);
- запрещается использование свай, имеющих отклонения размеров и форм поперечного сечения, превышающие допускаемые ГОСТ 19804-91.
Примечание. При вдавливании свай с отклонениями форм поперечных сечений установками с распределением усилия от гидравлических домкратов по боковой поверхности элементов они либо вообще не могут быть зафиксированы, либо будут зажаты неравномерно. В результате происходит проскальзывание или разрушение сваи в зажимном устройстве.
6.2. Форму поперечного сечения свай следует принимать в зависимости от устройства вдавливающего узла в котором фиксируют погружаемую сваю. Так если давление гидроцилиндров прикладывают по двум боковым поверхностям, то допускается применение свай как квадратного, так и трапециевидного поперечного сечения. При этом сваю следует зажимать по параллельным боковым поверхностям. Для установок, в которых обжатие в зажимном узле производят гидроцилиндрами по четырем боковым поверхностям, допускается использование свай только прямоугольного поперечного сечения.
Виды современных установок по принципу приложения усилия гидроцилиндров к боковым поверхностям сваи приведены в табл.6.1
28
Таблица 6.1
Виды зажимных устройств установок вдавливания
Тип установки вдавливания
Направление действия усилия гидроцилиндров при зажиме сваи
Допускаемая форма поперечного сечения погружаемой сваи
УСВ 120(160)
По двум сторонам сваи
Трапеция / квадрат
УВТ200 / СО450
По четырем сторонам сваи
Прямоугольник
Starke, Jove
По четырем сторонам сваи
Прямоугольник
6.3. Допускается применять сваи, изготавливаемых как с плоским нижнем торцем (тупые, без острия) или с пирамидальным наконечником («острые»). При этом сваи с плоским нижнем торцем более эффективно применять в глинистых грунтах. Форма торца не влияет на время погружения и несущую способность свай по грунту.
6.4. Приемка свай в ходе входного контроля на объекте должна выполняться мастером (прорабом) строительной организации, производящей работы по вдавливанию свай.
6.5. При погружении железобетонных призматических свай способом вдавливания арматуру в их головной части, предназначенную для восприятия динамических нагрузок, допустимо исключить с целью экономии металла.
6.6. При погружении свай в стесненных условиях ограничения по высоте подъема, недостаточной грузоподъемности крана или длине свай свыше 16 м их следует выполнять из отдельных секций, соединяемых непосредственно при погружении.
6.7. Соединение секций следует предусматривать на сварке закладных деталей и металлических оголовков согласно типовой серии 1.011.1-10 Фундаментпроект (рис.6.1а). После сварки стальные элементы стыков выполнить антикоррозийную обмазку стыков (восстановление заводского покрытия) с учетом требования СП 28.13330.2011 «Защита строительных конструкций от коррозии». Также предусмотрено изготовление стаканного стыка свай (рис. 6.1б). Соединение секций свай осуществляют за счет плотной посадки рифленого железобетонного 29
выступа верхней секции в цилиндрической металлической полости закладного изделия нижней секции.
а) б)
Рис.6.1. Устройство стыка секционных свай: а – сварного, б – стаканного, 1 – стальные накладки размерами от 10×160×200 до 10×220×250 мм; 2 – центральная прокладка 150×150×4 мм (допускается не использовать когда оголовки свай выполнены со сплошным заполнением стальными листами), 3, 4 – верхняя и нижняя секция свай соответственно.
6.8. Для технологии вдавливания свай рационально использовать стык штифтового типа (рис.6.2). Торцы металлических оголовников каждой секции свай имеет по два фиксирующих штыря и гнезда для заводки штырей. Соединение секций свай выполняется при стыковке оголовников путем заведения штырей в гнезда. В боковые отверстия нижнего оголовников забиваются четыре стальных штифта диаметром 19 мм, заклинивающие штыри в гнездах и тем самым обеспечивающие прочное соединение секций свай (патент РФ № 69093 от 30
21.12.2006). По сравнению с решением на сварке накладок такой способ позволяет сократить время погружения одной сваи на 25 мин, а сменную производительность увеличить на 30 %.
1 4 23 5 а) б) Рис.6.2. Устройство штифтового стыка свай: а – продольный разрез стыка; б – закладная деталь сваи; 1,4 – верхняя и нижняя секция сваи соответственно; 2 – фиксирующие штыри; 3 – штифты; 5 – гнезда
6.9. В пунктах 6.7 и 6.8 представлены варианты устройства стыков секционных свай заводского изготовления. В ходе разработки соответствующей проектной документации следует учитывать их преимущества и недостатки. При этом следует руководствоваться рекомендациями табл. 6.3 – 6.4. 31
Таблица 6.3
Способность различных конструктивных решений свай воспринимать расчетные усилия
Тип стыка
Вид воспринимаемого усилия
Сжатие
Изгибающий момент
Растяжение(выпор свай из грунта)
Сварной
+
+
+
Стаканный
+
+
—
Штифтовой
+
+
+
Примечание: +, – соответственно стык воспринимает и не воспринимает усилие
Таблица 6.4
Показатели технологичности устройства различных конструктивных решений стыков свай
Тип стыка
Показатели технологичности
Потребность в доп. материалах
Время устройства стыка, мин
Необходимость применения доп. оборудования
Относительное удорожание сваи
Подтверждение решения в типовых сериях
Сварной
Стальные накладки – 10,7 кг/стык, электроды – 1,036 кг/стык
35-40
Сварочный агрегат
1,00
Имеется, серия 1.011.1-10
Стаканный
Нет
10-15
Нет
0,83–1,02
То же
Штифтовой
Стальные штифты – 3,1 кг/стык
15
Кувалда
1,04 – 1,15
Не имеется
С учетом данных табл. 6.3 и 6.4 основные преимущества и недостатки конструктивных решений устройства стыков свай следующие:
А. Сварной стык.
Преимущества – максимальная надежность, обеспечиваемая провариваение по периметру стыков стальных накладок с закладными деталями оголовками секций свай.
Недостатки – повышенный контроль качества работы сварщиков. Значительные трудозатраты на устройство стыка. Дополнительные затраты по обеспечению участка работ электросварочными агрегатами и стальными накладками. 32
Б. Стаканный стык.
Преимущества – простота устройства.
Недостатки – ограничение в работе конструкций на выдергивающие нагрузки, включая подъем (выпор) свай из грунта, а т.ж. при прекосах установки на слабых неустойчивых основаниях.
Б. Штифтовой стык.
Преимущества – минимальные трудозатраты на устройство стыка при сохранении надежности соединения секций свай.
Недостатки – требования в повышенной точности изготовления оголовков свай в части размещения гнезд, приводящее к удорожанию таких конструкций. Конструктивное решение в нестоящее время не закреплено в типовых сериях по изготовлению свай.
6.10. Причинами разрушения свай заводского изготовления при погружении могут быть вызваны заводским браком, нарушением схем складирования, перекосом сваи при вдавливании, наличием твердых включений в геологическом разрезе в пределах глубины погружения элементов.
6.11. Восстановление поврежденных свай по согласованию с представителями авторского и технического надзора возможно для кустового и сплошного расположения элементов.
При этом при обнаружении дефектных зон на глубине 1,0 – 1,5 м ниже уровня низа ростверка сваи следует наращивать (восстанавливать) с учетом конструктивного решения, представленного на рис.6.3.
33
Рис.6.3. Конструктивное решения наращивания повреждённых свай (продольный разрез ростверка): а – свая деформирована ниже уровня низа ростверка; б – то же на уровне низа ростверка; 1 – ось симметрии ростверка, 2 – верх ростверка, 3 – дополнительная продольная арматура, 4 – рабочая продольная арматура сваи, 5 – бетон усиления, 6 – бетонная подготовка (В7,5), 7 – свая, подлежащая восстановлению, lш – длина сварного стыка (значение длины шва следует принимать равным lш = 10 dарм, где dарм – значение диаметра продольной рабочей арматуры сваи и элементов наращивания), м. 34
7. Технология производства работ
Подготовительные работы
7.1. Организацию работ по вдавливанию свай на строительной площадке и их технологическую последовательность определяют следующие документы: проект производства работ (ППР), составленный на основании материалов ПОС; материалы инженерно-геологических изысканий и рабочий проект свайного фундамента, выполненные в соответствии с СП 48.13330.2011 «Организация строительства», СП 45.13330.2012 «Земляные сооружения, основания и фундаменты», ВСН 490-87 «Проектирование и устройство свайных фундаментов и шпунтовых ограждений в условиях реконструкции промышленных предприятий и городской застройки», СНиП 12-03–2001 «Безопасность труда в строительстве. Ч. I. Общие положения», СНиП 12-04–2002 «Безопасность труда в строительстве. Ч. II. Строительное производство», РД 11-06–2007 «Методические рекомендации о порядке разработки проектов производства работ грузоподъемными машинами и технологических карт погрузо-разгрузочных работ», МДС 12-29.2006 «Методические рекомендации по разработке и оформлению технологических карт» и настоящим стандарта.
7.2. До начала работ по устройству свайных фундаментов на строительной площадке необходимо провести все подготовительные работы, предусмотренные ППР, который должен содержать следующие положения:
1) указания по выполнению подготовительных работ;
2) технологическую схему производства работ;
3) общие указания по проверке и эксплуатации оборудования;
4) схему движения машин и механизмов;
5) последовательность погружения свай;
6) методы контроля качества погруженных свай;
7) указание по закреплению на местности пунктов геодезической основы согласно СП 126.13330.2011 «Геодезические работы в строительстве»; 35
8) соответствующие разрезы с указанием уровня поверхности грунта, дна котлована, оголовка и пяты свай, забоя лидерных скважин;
9) технологические карты по видам работ;
10) указания по назначению конечных усилий вдавливания сваи в несущем слое грунта.
7.3. Устройство котлована с креплением грунта основания под ходовые пути установки вдавливания целесообразно лишь при необходимости вскрытия и удаления существующих фундаментов, за исключением территорий, расположенных вблизи существующих зданий и сооружений. Во всех остальных случаях работы рекомендуется вести без откопки котлована.
7.4. Если работы выполняют с уровня дна котлована, основание которого подстилают слабые водонасыщенные грунты, его их следует усилить устройством подсыпки с послойным уплотнением слоев песка, щебня (боя кирпича), толщиной соответственно 600 и 400 мм (рис.7.1). При этом верх засыпки должен превышать проектный уровень оголовков свай на 100 мм.
Рис.7.1. Схема (продольный разрез) усиления ходовых путей установок вдавливания: 1 – свая; 2 – геотекстиль; 3 – песок; 4 – щебень (бой кирпича); А,Б,В – уровни соответственно верха подсыпки, оголовка сваи, дна котлована.
7.5. При вдавливании свай с уровня дна котлована, необходимо выполнить уширение его границ для обеспечения свободного подъезда установок вдавливания к крайним сваям в пределах габаритов свайного поля. При этом следует выдерживать минимально допустимые расстояния от осей крайних свай до откоса, представленные в табл.7.1 с учетом рис.7.2.
36
Таблица 7.1
Уширения границ котлованов при устройстве свайных фундаментов
Тип установки вдавливания
Размеры уширений согласно рис.7.2, м
A
Б
УСВ-120(160) без пригрузочной платформы
1,5
3,5
То же с пригрузочной платформой
3
3,5
Установка типа СО-450, УВТ200
1,5
4,8
Шагающие установки производства КНР
0,9-1,5
3,5-7,0
37
38
Рис.7.2. План и поперечный разрез котлована при вдавливании свай: 1 – откос котлована; 2 – оси крайних свай; 3 – крайние погружаемые сваи; 4 – установка вдавливания; 5 – пандус; А, Б – размеры уширении границ дна котлована, отчитываемые от осей крайних свай до откоса котлована.
7.6. Для перемещения машин в котлован следует предусматривать пандус шириной 6 м с уклоном 15 градусов (значение коэффициента заложения 3,73). Кроме того, до начала работ необходимо выполнить систему водоотведения поверхностных вод, состоящую из канав и зумфов обсаженных ж/б кольцами, из которых вода откачивается в ливневую канализацию.
7.7. При погружении свай с уровня поверхности грунта допогружение свай до проектной отметки осуществляют с помощью инвентарного стального «добойника».
Если глубина допогружения будет превышать 5 м, то следует по согласованию с авторами проекта технологически увеличить длину свай. Эта величина должна обеспечить допогружение сваи до 5 м при обязательном заглублении сваи в несущий слой грунта (рис. 7.3.б).
7.8. Рабочий цикл при допогружении свай ниже уровня поверхности грунта состоит из следующих операций (рис.7.3а):
I. Установка (загрузка) и фиксация сваи во вдавливающем узле;
II. Погружение сваи до уровня поверхности грунта;
III. Установка на торец погруженной свай «добойника»;
IV. Фиксация «добойника» гидроцилиндрами вдавливающего узла. Погружение сваи через «добойник» на проектную глубину с регистрацией усилия вдавливания. После завершения процесса погружения «добойник» следует извлечь посредством приложением усилия от гидравлических домкратов, направленного вверх.
39
Рис.7.3. Технологические этапы допогружения сваи ниже уровня поверхности грунта: а – этапы погружения сваи; б – схема определения длины наращивания сваи при глубине допогружения более 5 м; 1 – установка вдавливания; 2 – свая; 3 – «добойник»; 4 – проектное положение сваи; 5 – то же с учетом её технологического удлинения; L – величина технологического удлинения (наращивания) сваи, определяемая из условия максимального допогружения сваи до 5 м. Уровень 1, 2, 3 – соответственно положение оголовка сваи по проекту, с учетом технологического удлинения сваи, острия сваи по проекту.
7.9. В случае совмещения работ в пределах одной строительной площадки по вдавливанию свай с откопкой котлована необходимо выдерживать минимальные 40
расстояния между погружаемыми сваями и бровкой разрабатываемого котлована не менее 20 м (рис.7.4а).
Рис.7.4. Схемы производства работ по разработке грунта в котлованах с погруженными сваями: а – схема организации совмещения работ (поперечный разрез котлована) по вдавливанию свай и откопке грунта с учётом сохранения 41
ненарушенного массива грунта; б – схема определения толщины яруса грунта (hi) при его послойной разработке; в – расчетная схема к назначению значений давления грунта hi на погруженные сваи: 1 – установка вдавливания; 2 – свая при погружении; 3 – откос котлован; 4,5 – соответственно сваи в котлован вскрытые при откопке грунта и получившие отклонения при несоблюдении технологии земляных работ; НКОТЛ – глубина котлована; hi – ярус послойной разработке грунта.
Таким образом, обеспечивают устойчивость массива грунта и исключают его смещение в направлении выработки. Кроме того, как показал опыт работ, в таких условиях при разработке котлованов на всю глубину возникают ситуации, когда из-за смещений массива грунта в направлении выемки, погруженные свайные элементы получают соответствующие дополнительные отклонения (рис. 7.4б).
В таких случаях следует выполнить контроль целостности стволов погруженных свай сейсмоакустическими методами.
Для исключения таких явлений в составе соответствующих технологических карт необходимо предусмотреть требование обязательной ярусной разработки котлована с толщиной слоя hi (не более 2-х метров). Это значение необходимо определять из условия обеспечения устойчивости массива грунта и погруженных свай. В первом приближении оценить значения давления массива грунта на сваю можно по формулам расчета давления грунта на подпорную стенку с учетом рис. 7.4в.
42
Технологии погружения свай гидрофицированными установками
7.10. Технология вдавливания свай установками, переставляемыми краном состоит из следующих операций:
1) монтируют краном установку над точкой погружения сваи;
2) во вдавливающий узел установки подают сваю, которую устанавливают вертикально и зажимают в нем гидроцилиндрами;
3) сваю погружают на величину хода поршня гидродомкратов механизма вдавливания (до 1,0 – 1,2 м);
4) осуществляют разжим сваи во вдавливающем узле установки;
5) поднимают штоки гидродомкратов механизма вдавливания в верхнее положение (холостой ход);
6) вновь зажимают сваю и цикл повторяют сначала;
7) после погружения сваи на проектную глубину установку краном перемещают на следующую точку погружения.
Схемы организации участка работ при вдавливании свай установками, переставляемыми краном, показаны на рис. 7.5.
Рис. 7.5. План-схема организации работ при вдавливании несамоходными установками: 1 – сваи погруженные в грунт, 2 – штабель свай на прокладках, 3 – кран, 4 – инвентарные грузы, 5 – граница зоны обслуживания крана, 6 – установка вдавливания.
43
7.11. Установки вдавливания типа СО-450 и УВШТ-200 выполнены на основе базового модуля, который можно устанавливать на различных ходовых ходовых устройствах: гусеничном и рельсовом ходу (рис.7.6 б,в), перекрестных балках (рис.7.6г).
Рельсовый ход имеет длину до 6 м и переставляется краном. Перемещение по рельсам осуществляется с помощью гидроцилиндров. Передвижение вдавливающей установки по системе перекрестных балок обеспечивает перемещение машины в рабочей зоне фундамента. Каждый модуль представляет собой рамную конструкцию, устанавливаемую краном. Балочные модули могут соединяться между собой в продольном, либо в поперечном направлениях, образуя непрерывную координационную сетку, повторяющую конфигурацию ограждения (рис.7.6г).
а) б) в) г) 2 1 3 4 5 6 7 6 4 8 8
Рис. 7.6. Модульная система передвижения: а – установка переставляется краном, б, в, г –установка на ходовых устройствах в виде гусеничного или рельсового хода, модульных перекрестных балках соответственно; 1 – установка вдавливания, 2 – инвентарные грузы, 3 – гусеничный ход, 4 – рельсы, 5, 8 – 44
гидроцилиндры перемещения, 6 – продольные неподвижные балки, 7 – поперечные передвижные балки.
7.12. Рабочий цикл самоходных установок на гусеничном ходу типа УСВ-120(160) состоит из следующих операций:
1) установку наводят на точку погружения сваи;
2) поворот аутригеров в стороны;
3) краном подают сваи во вдавливающий узел;
4) фиксация сваи гидроцилиндрами;
5) погружение сваи в грунт с регистрацией усилия вдавливания по глубине погружения;
6) самостоятельное перемещение установки на новую точку погружения сваи.
Схема организации участка работ такими установками приведена на рис. 7.7.
45
Рис. 7.7. План-схема организации работ при вдавливании свай установками типа УСВ-120(160): а, б – организация работ соответственно для установок без и с применением инвентарных пригрузов для увеличения усилия вдавливания; 1 – погруженные сваи, 2 – штабель свай на прокладках, 3 – кран, 4 – установка вдавливания, 5 – инвентарные грузы.
7.13. При необходимости вдавливания установками типа УСВ-120(160) с усилиями свыше 900 кН машины дополнительно снабжают анкерным приспособлением, в виде горизонтальных опорных балок и вертикальных тяг с кронштейнами. На кронштейны располагают дополнительные инвентарные грузы. Использование таких грузов позволяет значительно увеличить усилия вдавливания при относительно малом весе дополнительных грузов.
Закрепление анкерного приспособления на узлах крепления передних аутригеров позволяет передавать нагрузку от дополнительных грузов непосредственно на силовую раму, минуя ходовую часть установки (патент РФ № 2178040). Если сопротивление вдавливаемой сваи превышает усилие, развиваемое собственным весом установки, машина стремится приподняться над грунтом, опираясь на сваю. При этом вес груза, установленного на кронштейны передается на раму установки, что и приводит к увеличению усилия вдавливания.
7.14. Установки на шагающих шасси типа SUNWARD (Jove) оснащены крановым стреловым оборудованием, установленным на силовой раме, позволяющим подавать сваи длиной 12-14 м в зажимной узел (см.п.7.12). Если проектом предусмотрено погружение свай большей длины, то следует либо применять секционные сваи или использовать дополнительный самоходный кран для подачи элементов к установке.
Схемы организации участка работ при вдавливании свай установками показаны на рис. 7.8. 46
Рис. 7.8. План-схема организации работ при вдавливании свай установкой с системой шагающих балок: 1 – установка вдавливания, 2 – погруженные сваи, 3 – штабель свай на прокладках, 4 – крановое оборудования смонтированное на силовой раме установки. 47
Особенности погружения свай при сопротивлении грунта, превышающем усилие вдавливания, создаваемого установкой
7.15. До начала производства работ по устройству свайных фундаментов необходимо выполнить оценку возможности погружения свай в пределах геологического разреза на требуемую глубину на основании анализа следующих материалов: опыта работ (исполнительной документации) по вдавливанию свай на соседних участках; отчета, составленного по результатам инженерно-геологических изысканий, проведенных на строительной площадке.
7.16. Оценку глубины вдавливания свай следует производить на основании анализа результатов статического зондирования грунтов, представленных в виде графиков изменения значений удельных сопротивление грунта под наконечником и на боковой поверхности зонда (ГОСТ 19912-2001 «Методы полевых испытаний статическим и динамическим зондированием»). Такие графики должны быть наложены на геологические разрезы в пределах проектной глубины погружения сваи.
7.17. При определении глубины погружения сваи следует выявлять в геологическом разрезе наличие слоёв плотных грунтов мощностью свыше 3-х м, сопротивление которых превышает максимальное усилие вдавливания, развиваемое машиной. Это препятствует вдавливанию элементов в несущий слой грунта.
Для таких условий работ погружение свай происходит при выполнении следующего условия:
FВДMAX > 1000 × d²× qс, кН (7.1)
Где FВДMAX – максимальное усилие вдавливания, развиваемое машиной, кН;
d – длина стороны сечения сваи, м;
qс – максимальное удельное сопротивление плотного грунта под наконечником зонда, определяемое по графикам статического зондирования, МПа. 48
49
Рис. 7.9. Разрез скважины с проектным положением сваи (а) и графики статического зондирования грунтов (б): 1 – проектное положение сваи в пределах геологического разреза; 2,3 – графики лобового и бокового сопротивления зонда, соответственно
Пример такого анализа рассмотрим совместно с рис. 7.9, на котором представлен разрез скважины с проектным положением сваи и графики изменений лобового и бокового сопротивления зонда, полученные при статическом зондировании.
Сваи заводского изготовления необходимо погрузить на глубину 32 м в слой ИГЭ-14 глин пылеватых твердых (Е=300кг/см², IL = -0,6). При этом согласно графикам рис. 7.9б характерный рост сопротивления грунта в пределах глубины погружения элемента выявлен в следующих геологических слоях:
- в пределах глубин 1,3 и 5,0 м в слоях ИГЭ-2, 2.1 (пески пылеватые, Е=180кг/см²);
- 12,4 и 17,5 м в слое ИГЭ-9 (суглинки тугопластичные, Е=100кг/см², IL = 0,4).
Для этих интервалов максимальные значения лобового сопротивления зонда равны 10 МПа. Тогда для погружения через эти породы к свае необходимо приложить следующее статическое усилие:
Для свай сечением 35×35 см:
1000×0,35²×10 = 1225 кН (123 тс).
Для свай сечением 40×40 см:
1000×0,40²×10 = 1600 кН (160 тс).
Если установка, которую предполагается применять для устройства свайных фундаментов на объекте, не позволяют развить полученные таким образом значения усилий вдавливания, то необходимо применять специальные мероприятия по снижению сопротивления грунта (см. п. 7.18) или использовать более мощную машину.
7.18. При сопротивлении грунта, превышающем усилие вдавливания, создаваемого установкой для обеспечения погружения свай на проектную глубину необходимо применять следующие специальные способы: 50
А. С привлечением дополнительного оборудования.
А.1. Бурение лидерных скважин.
А.2. Рыхление грунта без извлечения.
Б. Снижение сил бокового трения грунта по поверхности сваи.
Б.1. Антифрикционными обмазками. Способ недопустимо применять для висячих свай трения, т.к. его применение исключает использование несущей способности элемента по боковой поверхности.
Б.2. Вдавливание свай с подмывом.
Б.3. Электроосмос.
В. Изменение технологических режимов погружения свай (см. рекомендуемое приложение Д).
7.19. При выборе приведенных способов необходимо рекомендации табл.7.2.
Таблица 7.2
Характеристика способов снижения сопротивления грунта вдавливанию
№ п/п
Наименование способа
Преимущества
Недостатки
А
С привлечением дополнительного оборудования
А.1
Бурение лидерных скважин
I. Универсальность и эффективность применения в различных грунтовых условиях за исключением напластований водоносыщенных пылеватых песков
I. Удорожание стоимости погружения сваи на 30 – 40%.
II. Ограничения при работе в стесненных условиях из-за необходимости применение буровой установки.
III. Возможно извлечение на поверхность сверх расчётного объёма грунта, что приводит к просадкам его поверхности.
IV. Дополнительные затраты на утилизацию грунта, извлекаемого из скважин.
А.2
Рыхление грунта без извлечения
То же
То же за исключением п. III-IV
Б
Снижение сил бокового трения грунта по поверхности сваи
Б.1
Антифрикционные обмазки боковой поверхности свай
I. Минимальные дополнительные затраты без изменения технологической последовательности работ и привлечения дополнительных машин
I. Ограниченная эффективность метода для погружения свай длиной св.16 м.
II. Снижению несущей способности свай по грунту до 20 % (недопустимо применять для висячих свай трения).
III. Удорожание свай на 5%.
Б.2
Вдавливание свай с подмывом
I. Способ погружения эффективен при погружении свай в слоях
I. Ограничение применения при погружении свай в примыкании к существующим зданиям и
51
маловлажных грунтов
коммуникациям.
II. Возможны просадки поверхности грунта
7.20. Применение подмыва при вдавливании свай в непосредственной близости от существующих фундаментов или подземных коммуникаций недопустимо [4].
7.21. Рыхление грунта целесообразно производить в породах обладающих структурной прочностью (слоистые и ленточные глины) или средней плотности сложения (песчаные грунты).
7.22. Количество одновременно выполняемых проходок бурения (рыхления) грунта и расстояние между ними определяется свойствами разрабатываемого грунта. При этом проходку скважины рекомендуется выполнять непосредственно перед вдавливанием в нее сваи.
7.23. Рекомендуется назначать диаметр лидерных скважин (разрыхленного грунта) по СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» (табл. 7.4), но не более стороны поперечного сечения сваи.
При погружении свай в тугопластичные грунты до проектной отметки заложения острия сваи должен сохраняться массив грунта ненарушенной структуры мощностью не менее 1,0 м, а при погружении в песчаные средней плотности и плотные, твердые и полутвердые глинистые грунты – не менее 0,5 м.
7.24. При вдавливании сваи в зимних условиях при промерзании грунта можно использовать его паро– или электропрогрев на глубину промерзания в местах устройства свай. Возможно так же применять прокол грунта инвентарным стальным добойником.
52
Особенности производства работ при погружении свай в примыкании к существующим зданиям
7.25. При вдавливании свай в непосредственной близости от существующих зданий и сооружений (или после их сноса), в ряде случаев установить положение погребенных фундаментов и других заглубленных конструкций не представляется возможным. Поэтому до начала погружения свай целесообразно произвести вскрышные работы, удалить обнаруженные объекты, после чего засыпать котлован песчаным грунтом (бой кирпича), который может быть использован на других объектах [4, 7].
В таких условиях решение о технологических параметрах должна принимать проектная организация на основании соответствующего геотехнического обоснования.
Работы по устройству свайных фундаментов следует проводить при обязательном сопровождении геотехнического мониторинга, включающего контроль осадок конструкций существующих зданий и сооружений (см. п. 4.10 – 4.15).
7.26. Технологическая схема движения установок при вдавливании свай в примыкании к существующим зданиям и последовательность их погружения определяется стесненностью стройплощадки и техническими характеристиками основного и вспомогательного оборудования.
7.27. При производстве работ в примыкании к зданиям, представляющей историческую ценность, а так же с неудовлетворительным техническим состоянием для предотвращения неравномерных осадок их конструкций, сваи следует погружать в направлении от существующего здания (рис.7.10). В первую очередь погружают ряд свай, расположенный в центре фундамента (проходка №1 согласно рис. 7.10), затем соседние ряды (проходки №№ 2, 3, 4 и т.п.).
Указанными действиями достигают равномерное распределение дополнительных нагрузок на существующие конструкции.
53
7.28. В случае технологических перерывов или по окончании работ машины следует устанавливать на расстоянии не ближе 6 м от стен зданий. А разворот самоходных установок на аутригерах или шагающих балках выполнять на расстоянии не ближе 6 м от существующих стен.
Рис. 7.10. План-схема последовательности вдавливания свай в примыкании к существующему зданию: 1 – стена существующего здания, 2 – установка вдавливания
7.29. При вдавливании свай в примыкании к конструкциям существующих зданий необходимо применять предварительное реверсивное рыхления грунта без 54
его выемки. Погружение сваи в массив рыхленного грунта производить сразу без технологических перерывов. Производить опережающее рыхление строго ЗАПРЕЩАЕТСЯ, так как может привести к недопустимым осадкам существующих фундаментов. Этот технологический приём позволяет значительно снижать сопротивление грунта погружению, снизить эффект его перемятия. Такими мероприятиями обеспечивают целостность существующих конструкций существующих зданий и сооружений.
При реализации такой технологии работы следует вести при сопровождении геотехнического мониторинга, в ходе которого контролируют осадки (равномерность их развития во времени) фундаментов существующих зданий и сооружений.
7.30. Проходку рыхления грунта следует выполнять непосредственно перед вдавливанием в нее сваи. Диаметр скважин принимать согласно указаниям п. 7.23.
7.31. При устройстве фундаментов в непосредственном примыкании к существующим зданиям часть свай будет находиться в так называемой «мертвой зоне» работ. В них из-за габаритов машин отсутствует техническая возможность навести вдавливающий узел на точку погружения, что препятствует погружению свай (рис.7.11).
Размеры таких зон при работе различными установкми следует принимать согласно табл. 7.3.
Таблица 7.3
Размеры зон в примыкании к существующим зданиям в пределах которых затруднено погружение свай
Тип установки вдавливания
Размеры зон согласно рис.7.15, м
A
Б
УСВ-120(160) без пригрузочной платформы
4
1,2
То же с пригрузочной платформы
4
3,5
Установка типа СО-450, УВТ200, переставляемые краном
3,5
1,5
Шагающие установки производства КНР
3,5-7,0
0,9-1,5
55
В пределах таких зон следует предусматривать смещение положения свай в направлении от существующих конструкций с устройством консольных участков фундаментных плит [4].
7.32. Если по конструктивным особенностям возводимого здания нет возможности изменения положения свай в плане, то их следует выполнить в проектном положении по буровым технологии под защитой глинистого раствора с последующим заполнением скважины бетоном. Для устройства таких свай следует применять малогабаритные буровые установки массой до 5 т типа СБУ 100ГА-500, ПБУ, ГБУ, БГМ, УБГ-СГ, «Беркут» и т.п.
При устройстве свай необходимо применять глинистый раствор плотностью 1,05–1,3 г/см3, выполняющий следующие технологические функции:
- удержание (глинизация) стенок скважины от обрушения;
- очищение и вынос на поверхность продуктов разрушения горной породы (шлама);
- охлаждение бурового инструмента.
7.33. Параметры буронабивных свай следует принимать согласно СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» и СП 45.13330.2012 «Земляные сооружения, основания и фундаменты», ГОСТ 7473-2010 «Смеси бетонные». Диаметр и отметку заложения пяты буровых свай определять на основании расчетов по методике СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты». При этом в первом приближении для расчета значения их диаметров назначать следующими:
- при стороне поперечного сечения сваи заводского изготовления 40×40 см основного объема – 500 мм;
–//– 35×35 см – 450 мм;
–//– 30×30 см – 400 мм.
56
Рис. 7.11. Схема определения возможности погружения свай вблизи существующих зданий: 1 – стены существующих зданий; 2 – зоны свайного поля с отсутствием возможности погружения элементов; 3 – самоходная установка вдавливания; 4 – самоходный стреловой кран; 5 – проектное положение свай; А, Б – габаритные размеры «мертвых зон».
57
8. КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА РАБОТ.
МЕТОДИКА ОПРЕДЕЛЕНИЯ НЕСУЩЕЙ СПОСОБНОСТИ ГРУНТОВ ПО КОНЕЧНОМУ УСИЛИЮ ВДАВЛИВАНИЯ СВАИ
Основные технологические параметры, контролируемые при вдавливании свай
8.1. При вдавливании свай необходимо контролировать следующие технологические параметры: усилие вдавливания, вертикальность установки глубину погружения свай, соответствие их планового положения проекту.
8.2. Для контроля усилий зажима и вдавливания в гидрофицированных сваевдавливающих установках применяют манометры, измеряющие по давлению масла в соответствующих гидроцилиндрах боковую и осевую нагрузку на погружаемую сваю. Манометры должны пройти метрологическую поверку и иметь дополнительную шкалу усилий (кН или тс) или таблицу пересчета давлений гидросистемы в усилия.
Установки вдавливания должны быть оснащены оборудованием, позволяющим вести автоматическую запись в электронном виде в памяти ЭВМ значений усилий вдавливания в зависимости от глубины и времени погружения сваи.
8.3. Для контроля за погружением, до начала работ каждую 10-ю сваю с помощью стальной рулетки размечают по длине на метры от острия к голове. Метровые отрезки на свае выделяют яркими рисками и цифрами. Последний метр погружения сваи размечают через каждые 10 см для определения конечного усилия вдавливания. Риски по боковой плоскости позволяют видеть машинистам и копровщикам глубину погружения в каждый момент времени.
8.4. При выполнении работ следует вести специальный журнал погружения и сводные ведомости с указанием глубины и конечного усилия вдавливания для каждой сваи с учетом требований СП 48.13330.2011 «Организация строительства» и СП 45.13330.2012 «Земляные сооружения, основания и фундаменты».
58
8.5. В журнале процесс погружения должен фиксироваться с указанием усилия вдавливания на все метры погружения каждой 10-й сваи. При этом конечные усилия вдавливания отмечать для каждой сваи.
На конечной стадии погружения (10 – 20 см до проектной отметки) усилие вдавливания следует измерять по возможности тщательно, чтобы с достаточной степенью точности оценить несущую способность сваи по грунту по значениям конечного усилия вдавливания.
8.6. Контролю усилия вдавливания следует уделять особое внимание на стадии прохождения сваей прослоев плотных грунтов.
8.7. При прохождении сваей плотных грунтов в предварительно пробуренные скважины в журнале необходимо отмечать глубину и диаметр бурения.
8.8. Предельные отклонения фактического положения погруженных свай принимать согласно СП 45.13330.2012 «Земляные сооружения, основания и фундаменты»:
- в плане от проектного при однорядном расположении свай поперек оси свайного ряда принимать составляют ±0,2d (d – диаметр или сторона сечения свай), а вдоль оси ряда ±0,3d;
- для кустов и лент с расположением в два и три ряда ±0,2d – для крайних свай поперек оси свайного ряда и ±0,3d – для остальных свай и крайних свай вдоль оси свайного ряда;
- для сплошного свайного поля ±0,2d для крайних свай и ±0,4d – для средних свай;
- предельные отклонения осей погруженных свай от вертикали составляют ±2 % их длины.
8.9. При работах вблизи существующего здания необходимо вести постоянный инженерный контроль его осадок с привлечением специализированной организации при обязательном соблюдении требований ВСН 490–87 «Проектирование и устройство свайных фундаментов и шпунтовых ограждений в условиях реконструкции промышленных предприятий и городской застройки» (см.п.4.10-4.16). 59
Методика определения несущей способности грунтов по конечному усилию вдавливания сваи
8.10. В соответствии с требованиями СП 45.13330.2012 «Земляные сооружения, основания и фундаменты» в начале производства работ по устройству фундаментов следует погрузить 5-20 пробных свай, расположенных в разных точках строительной площадки. При этом технологические параметры (значения глубины погружения, усилие на каждый метр погружения и конечное усилие вдавливания – FВД КОН) следует фиксировать в журнале работ.
При заглублении сваи в несущий слой грунта в зависимости от фактических значений конечных усилий вдавливания возможны следующие варианты дальнейшего продолжения производства работ:
А. FВД КОН >1,2 Fd – конечное усилие вдавливания превышает значения несущей способности грунтов.
Проведение поверочных расчетов, испытании грунтов сваями статической вдавливающей нагрузкой или других видов изысканий нецелесообразно. Следует приступать к погружению свай без корректировки проекта с проведением в процессе работ контрольных статических испытаний грунтов вдавливающими нагрузками по методике ГОСТ 5686-2012 «Грунты. Методы полевых испытаний сваями».
Б. FВД КОН ≤ 1,2 Fd – конечное усилие вдавливания сваи не превышает значения несущей способности грунтов.
В таком случае, на основании параметров погружения сваи с учетом анализа отчета по инженерно-геологическим изысканиям, следует выполнить расчет фактической несущей способности грунтов по методике, изложенной в п.8.11. Если полученные расчетные значения Fd будут ниже заложенных в проекте величин, то после выдерживания срока отдыха необходимо выполнить предпроектные статические испытания грунтов вдавливающими нагрузками.
При необходимости корректируют длины сваи при получении значений
60
несущей способности грунтов меньше ожидаемых проектных величин. После чего
выполняют вдавливание свай по проекту с проведением контрольных статических
испытаний грунтов вдавливающими нагрузками по методике ГОСТ 5686-2012
«Грунты. Методы полевых испытаний сваями».
8.11. Фактическую несущую способность сваи, погружаемой вдавливанием,
следует определять по формуле Перлея Е.М.:
Fd = FВД
КОН kv kT (8.1)
где FВД
КОН – конечное усилие вдавливания сваи (на последних 10-20 см до уровня
проектной отметки), определяемое по манометру гидросистемы вдавливания
установки в процессе погружения;
kv – коэффициент, учитывающий влияние скорости вдавливания сваи на
усилие вдавливания. При скорости вдавливания до 3 м/мин следует принимать по
таблице 8.1.
Таблица 8.1
Значения коэффициента влияния скорости вдавливания сваи kv
Вид грунта Твердый Полутвердый Тугопластичный Пластичный
Значение IL 0 0…0,25 0,25…0,50 0,5…0,75 0,75…1,00 1,00
kv 0,95 0,90 0,85 0,80 0,75 0,70
kT – коэффициент «засасывания», учитывающий влияние процессов
стабилизации сопротивления свай (увеличения сил сопротивления грунта по
боковой поверхности элемента) в конце периода интенсивного упрочнения Т
(Бахолдин Б.В.). Эти процессы происходят за счет изменения гидродинамического
давления в породе, обусловленного процессами, связанными с рассеиванием
избыточного давления в поровой воде, возникающего при погружении сваи в
водонасыщенный грунт после срока отдыха T (для пластичных глинистых грунтов
T = 20 сут согласно ГОСТ 5686-2012). Для пылевато–глинистых грунтов
коэффициент определяется по формуле Новожилова Г.Ф.:
kT = 1 + b Ip IL (8.2)
где b – эмпирический коэффициент, b = 16,5;
61
Ip , IL – средневзвешенные значения в пределах глубины погружения сваи соответственно числа пластичности и показателя текучести грунта в долях единицы. Для мелких и пылеватых песчаных грунтов это значение следует определять по следующей формуле Новожилова Г.Ф.:
kT = 1 – с / Kф (8.3)
где c – эмпирический коэффициент, c = 0,02;
Kф – коэффициент фильтрации, м/сут.
8.12. При вдавливании свай на глубину более 20–25 м в пределах глинистых грунтов с усредненными значениями показателя текучести грунта IL>0,5 значения расчетной несущей способности грунтов Fd ФАКТ следует умножать на коэффициент условия работ равный 0,8. 62
9. ОХРАНА ТРУДА
Общие положения
9.1. Специальные строительные работы по вдавливанию свай должны выполняться в соответствии с требованиями настоящего стандарта, СНиП 12-03–2001 «Безопасность труда в строительстве. Ч. I. Общие положения», СНиП 12-04–2002 «Безопасность труда в строительстве. Ч. II. Строительное производство», техническими условиями на применяемые изделия, материалы, вещества, оборудование, приспособления, инструменты, СП 45.13330.2012 «Земляные сооружения, основания и фундаменты», РД 11-06-2007 «Методические рекомендации о порядке разработки проектов производства работ грузоподъемными машинами и технологических карт погрузочно-разгрузочных работ», Правилами безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения утв. 12.11.2013, ПУЭ «Правила устройства электроустановок», Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок от 04.08.2014, ППР и должностных инструкций разработанных в специализированных строительно-монтажных организаций.
9.2. В целях обеспечения сохранности существующих зданий и сооружений, устойчивости территории (откосов, склонов), вблизи которых предполагается строительство, свайные работы следует выполнять строго в соответствии с проектом производства работ, где должны быть учтены все особенности данной строительной площадки, а также опасные и вредные факторы согласно ГОСТ 12.0.003–74 «ССБТ «Опасные и вредные производственные факторы».
Требования к строительной площадке и рабочим местам
9.3. Строительная площадка должна отвечать СНиП 12-03–2001 «Безопасность труда в строительстве. Ч. I. Общие положения», СНиП 12-04–2002 «Безопасность труда в строительстве. Ч. II. Строительное производство»,
63
противопожарным нормам и правилам электробезопасности, а также другим нормативным документам, учитывающим специфику выполняемых работ.
9.4. Площадка, на которой проводятся работы, во избежание доступа посторонних лиц должна иметь ограждение, знаки безопасности, указатели и предупредительные плакаты, установленные в соответствии с ППР. Подземные коммуникации в пределах участка погружения свай должны быть предварительно отшурфованы и обозначены на местности.
9.5. Свеженасыпной грунт перед установкой на нем машин или складирования грузов должен быть спланирован и утрамбован. Уклон площадки не должен превышать более 3°. Площадки следует оснащать системой дренажа.
9.6. Освещенность площадки (рабочего места) должна соответствовать ППР и приниматься согласно ГОСТ 12.1.046-85ССБТ «Нормы освещения строительных площадок» быть не менее 10 лк.
9.7. В охранной зоне кабелей, находящихся под напряжением или в охранной зоне действующего газопровода и других подземных коммуникаций работы следует производить под непосредственным руководством прораба или мастера по наряду допуску установленной формы.
9.8. Сваи надо выгружать в штабеля согласно ППР, но не более пяти рядов по высоте на подкладках и прокладках. Расстояние от штабеля свай до бровки котлована определяется ППР.
9.9. Укладывать сваи на откосы котлована не допускается.
Требования к персоналу, допускаемому к выполнению свайных работ, и к средствам защиты работающих
9.10. Средства индивидуальной защиты в каждом конкретном случае следует выбирать с учетом требований для данного технологического процесса или вида работ.
64
Запрещается применение средств индивидуальной защиты без сертификата соответствия и приступать к работе без спецодежды и индивидуальных средств защиты, соответствующих характеру выполняемой работы, в спецодежде с длинными рукавами, распущенными полами и свободными концами ремней, шарфов и т.д.
9.11. К работе машиниста установки вдавливания могут быть допущены лица мужского пола, не моложе 18 лет, прошедшие предварительный медицинский осмотр при поступлении на работу, а в дальнейшем – периодические медицинские осмотры, прошедшие обучение безопасным методам и приемам работ, имеющие удостоверение на право управления установкой и имеющие III квалификационную группу по электробезопасности.
9.12. Вновь поступающие на предприятие могут быть допущены к работе только после прохождения соответствующего обучения и инструктажа:
- вводного инструктажа по охране труда, пожарной безопасности, оказанию доврачебной помощи;
- первичного инструктажа по охране труда на рабочем месте;
- стажировки в течение 2-14 смен под наблюдением мастера, бригадира, опытного работника.
9.13. Допуск к самостоятельной работе фиксируется распоряжением по участку и записью в журнале регистрации инструктажа на рабочем месте, после первичной проверки знаний по охране труда.
Требования к материалам, изделиям, технологическому оборудованию, оснастке и технологическим процессам при погружении свай вдавливанием
9.14. Материалы и изделия, применяемые при свайных работах, должны соответствовать стандартам, техническим нормам и правилам, иметь сертификаты и паспорта.
9.15. Отбраковку свай выполняют на заводах–изготовителях, а входной контроль – на строительной площадке.
65
9.16. На кабине сваевдавливающих и буровых установок, кранового оборудования, работающих на площадке, должны быть надписи, указывающие тип (марку) машины, регистрационный номер, максимальную грузоподъемность, дату следующего испытания.
9.17. Перемещение, монтаж и работу строительных машин вблизи выемок (котлованов, траншей, канав) с неукрепленными откосами разрешаются только за пределами призмы обрушения грунта на расстоянии, определенном в проекте производства работ. При отсутствии таких указаний допускаемое расстояние от бровки откоса до ближайших опор машин следует принимать по СНиП 12-04–2002 «Безопасность труда в строительстве. Ч. II. Строительное производство».
9.18. После монтажа на строительной площадке перед началом работ установку вдавливания испытывают и все выявленные неисправности устраняют.
9.19. Машинист–оператор сваевдавливающей установки обязан выполнять следующие требования:
А. Перед началом работы:
- выполнить осмотр и проверить состояние металлоконструкций, крепление механизмов и узлов, трубопроводов гидросистемы, ограждения вращающихся частей, тормоза, муфты, исправность приборов безопасности и освещения, звукового сигнала. Проверить наличие средств пожаротушения, рабочей жидкости в гидросистемы, смазки в подшипниках и трущихся узлах и редукторах.
- установить надежность крепления навесного оборудования, противовесов, аутригеров, гидроцилиндров;
- проверить наличие и пригодность диэлектрических перчаток и коврика;
- проконтролировать исправность всего электрооборудования обращая особое внимание на защитное заземление питающего кабеля во вводной коробке и в ЩС и исправность изоляции электропроводки.
Б. При работе на установке:
- не отвлекаться от выполнения своих прямых обязанностей;
- не допускать посторонних лиц на установку (за исключением копровщика на время заводки сваи);
66
- выполнять управление установкой в последовательности определенной инструкцией по эксплуатации. Операции производить плавно без резкого включения и торможения;
- одновременно производить не более одной рабочей операции.
Машинист должен прекратить работу по вдавливанию свай и поставить об этом в известность ответственного за безопасное производство работ в следующих случаях:
- свая из-за непреодолимых препятствий в грунте не погружена до несущего слоя;
- произошло разрушение ствола свай.
В зависимости от типа установки работы по срубке и стыковке секций свай над механизмом зажима должны производиться в его крайнем верхнем положении и зафиксированном от самопроизвольного опускания. Эти работы производить под надзором лица ответственного за безопасное производство работ при отсутствии машиниста установки в кабине управления.
В. По окончании работы:
- установить машину в безопасное место;
- опустить в крайнее нижнее положение механизм зажима свай, снять давление в гидросистеме, в т.ч. гидродомкратов и аутригеров;
- выключить главный автомат электропитания станции управления;
- поставить все рычаги управления в нейтральное положение;
- снять напряжение с питающего кабеля путем отключения на электростанции (ЩС);
- очистить механизмы, гидрооборудование и электрооборудование от грязи;
- осмотрев электрооборудование, гидрооборудование, механизмы, обнаруженные неисправности устранить, если это своими силами устранить невозможно, то при заполнении журнала указать эти неисправности. Убрать инструменты, закрыть кабину, сообщить о всех неисправностях начальнику участка, механику.
9.20. Электробезопасность на строительной площадке и участках работ должна обеспечиваться в соответствии с ГОСТ 12.3.003.86 «Межгосударственный стандарт. Система стандартов безопасности труда. Работы электросварочные. 67
Требования безопасности». К обслуживанию электроустановок допускаются лица, знающие должностные и эксплуатационные инструкции, обученные, аттестованные согласно «Правилам технической эксплуатации электроустановок потребителей, Правилам охраны труда при эксплуатации электроустановок потребителей».
9.21. Лица, обслуживающие электроустановки, должны быть обеспечены средствами индивидуальной защиты, а также обучены и аттестованы по квалификационной группе техники безопасности.
9.22. Всех лиц, занятых на строительно–монтажных работах, обучают безопасным приемам прекращения действия электрического тока на человека и оказания первой доврачебной помощи при электротравме.
9.23. Сваевдавливающую установку необходимо заправить смазочными материалами, а гидросистему гидропривода – рабочей жидкостью согласно инструкции по эксплуатации установки.
Не допускается применение для заправки установки масел и рабочей жидкости, не соответствующих государственным стандартам, а также инструкции по эксплуатации установки.
9.24. Предохранительные клапаны гидрооборудования после регулировки должны быть опломбированы с обязательной отметкой в формуляре.
Требования пожарной безопасности
9.25. Пожарную безопасность на строительной площадке, участках работ и рабочих местах необходимо обеспечить в соответствии с постановлением Правительства РФ от 25 апреля 2012 г. N 390 «О противопожарном режиме».
9.26. Ответственность за выполнение мер пожарной безопасности на строительной площадке возлагается на ИТР, руководящих производством работ (мастер, прораб).
9.27. Испытания и эксплуатация привода сваевдавливающей установки и ее устройств должны производиться при строгом соблюдении соответствующих правил эксплуатации. 68
9.28. Запрещается следующее:
1) пользоваться открытым огнем на установке и в непосредственной близости от нее во время заправки гидросистемы рабочей жидкостью;
2) хранить на установке легковоспламеняющиеся вещества и промасленную ветошь;
3) эксплуатировать установку без исправного огнетушителя;
4) использовать переносные лампы напряжением более 42 В.
Охрана труда при производство работ по вдавливанию свай в особых условиях
9.29. Погружение свай вблизи существующих зданий и сооружений разрешается, если высота подъема крюка крана с грузом не превышает высоту эксплуатируемого здания (рис. 9.1). В этих условиях необходимо дополнительно выполнить следующие мероприятия:
- оконные и дверные проемы в стенах у которых погружают сваи, или находящиеся в зонах возможного падения грузов, должны быть закрыты защитными ограждениями;
- входы и выходы эксплуатируемого здания должны быть устроены за пределами опасной зоны работы машин;
- перемещение грузов разрешается на минимальной скорости на расстоянии не менее 1 м от стены в независимости от наличия проемов;
- все работы краном в 7-ми метровой зоне от наружных стен здания следует производить по наряду-допуску и под непосредственным руководством лица, ответственного за безопасное производство работ кранами;
- в соответствующих расчетах грузоподъемность крана и стропов должны быть снижена на 10% от паспортных значений;
- при необходимости перемещаемые элементы следует удерживаться оттяжками от вращения и случайного разворота.
9.30. При погружении свай внутри реконструируемых зданий или сооружений с учетом приведенных выше требований необходимо дополнительно
69
ограничивать габарит приближения крана и грузов по отношению к существующим конструкциям (рис 9.2).
Рис. 9.1. Производство работ по вдавливанию свай у стен существующего здания: 1 – здание; 2 – защитное ограждение существующих проемов; 3 – свая; 4 – несамоходная установка вдавливания; 5 – кран.
70
Рис. 9.2. Производство работ по вдавливанию свай внутри помещений: 1,2 – соответственно несущие конструкции и покрытие существующего здания; 3 – кран; 4 – свая; 5 – установка вдавливания.
9.31. При одновременной работе на строительной площадке нескольких машин создаваемые ими опасные зоны не должны пересекаться. При работе нескольких грузоподъемных кранов в стесненных условиях допускается их установка в смежных опасных зонах. В этом случае расстояние между металлоконструкциями кранов и перемещаемыми грузами должно быть не менее 5 м. Одновременный поворот стрел кранов разрешается только в одну сторону или запрещается в направлении соседнего крана. На рис. 9.3 показана план-схема 71
организации совместных работ двух кранов при вдавливании свай и вибрационном погружении шпунта.
9.32. Стреловые краны для предотвращения их столкновения в стесненных условиях работы оснащаются системой координатной защиты. Угол принудительного ограничения поворота стрел привязывают к проходке крана, оси возводимого здания и обозначается в координатах или градусах. По линии лучей угла ограничения поворота (а также линиям принудительного ограничения зоны обслуживания) на участках работ устанавливают соответствующие запрещающие, а перед ними (со стороны перемещения стрелы) – предупреждающие знаки. Знаки устанавливаются на закрепленных стойках в местах, не мешающих работе и движению техники. При этом расстояние между линиями ограничения и предупреждения принимается не менее 7,0 м если это позволяет площадь строительного участка.
В этих условиях машинист крана обязан не менее чем за 1 м до предупреждающего знака снизить скорость перемещения груза до минимальной и далее перемещать груз на этой скорости короткими повторными включениями.
9.33. Для всех случаев установки двух и более кранов на одной захватке, работы производятся под руководством сигнальщика, назначаемого из числа наиболее опытных стропальщиков. Сигнальщик, находясь за пределами опасных зон работы кранов и возможного падения грузов, визуально контролирует установку и поворот стрел кранов, высоту подъемов грузов и т.п. Между крановщиками и сигнальщиком устанавливается радиосвязь.
72
Рис. 9.3. План-схема организации совместной работы стреловых кранов: 1 – площадка складирования; 2 – шпунтовое ограждение; 3 – граница зоны опасной для нахождения людей при работе кранов; 4 – вибратор; 5 – кондуктор; 6 – стреловой гусеничный кран; 7 – силовая установка; 8 – линия предупреждения об ограничении работы кранов; 9 – штабель свай на прокладках; 10 – установка вдавливания свай; Rпов – максимальный радиус поворотной части крана.
73
9.34. Все рабочие стоянки грузоподъемных кранов обязательно показываются при вдавливании свай в охранной зоне действующих воздушных линий электропередач (ЛЭП), находящихся под напряжением более 42 В, или ближе 30 м от проекций крайних проводов. При размещении машин схем следует учитывать следующие опасные зоны (рис. 9.4, 9.5):
- охранная зона, ограничиваемая двумя вертикальными параллельными плоскостями, отстоящими по обе стороны от крайних проводов на расстояния по горизонтали, определяемые по табл. 9.1;
- опасная зона возможного поражения электрическим током, ограничиваемая двумя вертикальными параллельными плоскостями, отстоящими по обе стороны от крайних проводов, находящихся под напряжением на расстоянии по горизонтали указанные в табл. 9.2 в соответствии с «Правилами по охране труда при эксплуатации электроустановок» от 04.08.2014 г.
Таблица 9.1
Расстояния, определяемые охранными зонами вдоль воздушных ЛЭП
Напряжение линии, кВ
Расстояние, м
Свыше 1 до 20
10,0
Свыше 20 до 35
15,0
Свыше 35 до 110
20,0
Свыше 110 до 220
25,0
Свыше 220 до 500
30,0
Свыше 500 до 750
40,0
Свыше 750 до 1150
55,0
74
75
Рис. 9.4. План-схема организации работ по погружению свай в охранной зоне воздушных ЛЭП: 1 – положение установки вдавливания; 2 – линия предупреждения об ограничении зоны действия крана; 3 – граница зоны обслуживания краном на стоянке; 4 – стреловой гусеничный кран; 5 – штабель свай на прокладках; 6 – погруженные сваи.
Таблица 9.2
Допустимые расстояния до токоведущих частей электроустановок, находящиеся под напряжением
Напряжение электроустанвоо, кВ
Расстояние от работников и применяемых ими инструментов, приспособлений, от временных ограждений до проводов, м
Расстояния от механизмов и грузоподъемных машин в рабочем и транспортном положении от стропов, грузозахватных приспособлений и грузов до проводов, м
ВЛ до 1
0,6
1,0
Остальные электроустановки: до 1
Не нормируется (без прикосновений)
1,0
1 – 35
0,6
1,0
60 <*> - 110
1,0
1,5
150
1,5
2,0
220
2,0
2,5
330
2,5
3,5
400<*> - 500
3,5
4,5
750
5,0
6,0
1150
8,0
10,0
Примечание: <*> – постоянный ток.
9.35. При отсутствии возможности обесточить ЛЭП работу строительных машин в охранной зоне разрешается производить при выполнении следующих условий:
- расстояние от крайних положений конструктивных элементов машины или перемещаемых грузов до ближайшего провода находящейся под напряжением 76
должно быть не менее величин, указанных в табл.9.3. - корпуса стационарно устанавливаемых машин необходимо заземлять.
Таблица 9.3
Допустимые расстояния при работе машин в охранной зоне воздушных ЛЭП, находящихся под напряжением
Напряжение линии, кВ
Расстояние, м
Минимальное
Минимально, измеряемое техническими средствами
До 1
1,5
1,5
Свыше 1 до 20
2,0
2,0
Свыше 20 до 35
2,0
2,0
Свыше 35 до 110
3,0
4,0
Свыше 110 до 220
4,0
5,0
Свыше 220 до 400
5,0
7,0
Свыше 400 до 750
9,0
10,0
Свыше 750 до 1150
10,0
11,0
77
Рис. 9.5. Границы опасных зон при вдавливании свай в охранной зоне воздушных ЛЭП (поперечный разрез план-схемы работ рис. 9.4): 1 – знак предупреждения об ограничении зоны действия крана; 2 – опора ЛЭП; 3 – установка вдавливания; 4 – стреловой гусеничный кран; 5 – свая при её перемещении краном; 6 –оттяжка. 78
10. СВЕДЕНИЯ О СТАНДАРТЕ
10.1.Стандарт разработан по поручению НП «Объединение строителей
СПб» разработан АО «Строительный трест № 28» (Иванов Я.В., подготовлены р.7.1, р.7.2, р.8.1), ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет» (док.т.н., проф. Верстов В.В., подготовлены р.5, р. 7.2.1, р. 8.1, р. 8.2, к.т.н. Гайдо А.Н., подготовлены п.4.7, п.4.8, р.6, п.7.9, р.7.2.1, р.7.2.2, п.7.5, п. 7.31, р. 8.2, р.9, приложение Д), ООО «ПКТИ Фундамент-тест» (Левинтов Г.В. подготовлены р.4, п.7.27–7.29, р.8.2, п.7.9, п.7.17, п. 7.35).
10.2. СРОК ДЕЙСТВИЯ настоящего стандарта – в течении 5 лет после вступления в силу.
10.3. РЕЦЕНЗЕНТ данного Стандарта: к.т.н., доцент ФГБОУ ВПО «Санкт-Петербургский государственный архитектурно-строительный университет», заслуженный строитель Российской Федерации, Почетный строитель России, Осокин А.И. генеральный директор ЗАО «Геострой».
Президент
Некоммерческого партнерства
«Объединение строителей
Санкт-Петербурга» Шубарев М.В
79
11. СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ
1. Верстов В.В. Технология и комплексная механизация шпунтовых и свайных работ / В.В. Верстов, А.Н. Гайдо, Я.В. Иванов – СПб.: Издательство «Лань», 2012. – 288 с.
2. Мангушев Р. А. Геотехника Санкт-Петербурга: Монография / Р. А. Мангушев, А. И. Осокин. – М.: Изд-во АСВ, 2010. – 264 с.
3. Перлей Е.М. Свайные фундаменты и заглубленные сооружения при реконструкции действующих предприятий / Е.М. Перлей, В.Ф. Раюк, В.В. Раюк, А.Н. Алмазов – Л.: Стройиздат, 1989. – 176 с.
4. Сотников С.Н. Проектирование и возведение фундаментов вблизи существующих зданий и сооружений: (Опыт строительства в условиях Северо-Запада СССР) / С. Н. Сотников, В. Г. Симагин, В. П. Вершинин; Под ред. С. Н. Сотникова. — М.: Стройиздат, 1986. — 96 с.
5. Справочник геотехника. Основания, фундаменты и подземные сооружений / Под общей ред. В.А. Ильичева и Р.А.Мангушева. – М.: Изд-во АСВ, 2014. – 728 с.
6. Фрейдман Б.Г. Совершенствование технологии вдавливания свай и шпунта в условиях плотной застройки. Автореферат дисс. канд.техн.наук /Б.Г. Фрейдман. – СПб.: СПбГАСУ, 2002. – 23 с.
7. Шашкин А.Г. Проектирование зданий и подземных сооружений в сложных инженерно-геологических условиях Санкт-Петербурга / А.Г. Шашкин – М. Из-во «Академическая наука» – Геомаркетинг, 2014. 352с.
8. РТМ 36.44.12.2-90. Проектирование и устройство фундаментов из свай, погружаемых способом вдавливания / Е.М. Перлей, С.В. Гдалин, Б.В. Бахолдин, Е.В. Светинский, Б.В. Лейкин и др. – СПб.: ВНИИГС ММСС СССР, 1992. – 46 с.
9. ВСН 490–87. Проектирование и устройство свайных фундаментов и шпунтовых ограждений в условиях реконструкции промышленных предприятий и городской застройки / В.П. Вершинин, В.О. Изофов и др. – М.: ММСС СССР, 1987. – 51 с.
80
ПАТЕНТЫ, УКАЗАННЫЕ В СТАНДАРТЕ
1. Полезная модель № 69093. Российская Федерация. МПК E02D5/22. Стыковое соединение для свай / Ведерников А.В.; заявитель и патентообладатель: Ведерников А.В. – № 2006145374/22; заявл. 21.12.2006; опубл. 10.12.2007.
2. Пат. № 2498017. Российская Федерация, МПК Е02D7/20. Способ погружения сваи вдавливанием / Верстов В.В., Гайдо А.Н., Иванов Я.В.; заявитель и патентообладатель СПбГАСУ – № 2012116176/03; заявл. 20.04.2012; опубл. 10.11.2013.
3. Пат. № 2500857. Российская Федерация, МПК Е02D7/20. Способ погружения сваи вдавливанием / Верстов В.В., Гайдо А.Н.; заявитель и патентообладатель СПбГАСУ – № 2012129490/03; заявл. 11.07.2012; опубл. 10.12.2013.
4. Заявка на изобретение № 2015107407 от 03.03.2015. Российская Федерация. Способ вибровращательного вдавливания свай в грунт / Верстов В.В., Гайдо А.Н.; заявитель и патентообладатель СПбГАСУ . 81
Приложение А
Ссылочные стандарты
№
Стандарт, на который дана ссылка
Номер раздела, пункта, приложения
1
СП 24.13330.2011. Свайные фундаменты
4.1, 4.6, 4.16, 4.35, 7.22
2
СП 22.13330.2011. Основания зданий и сооружений
4.1, 4.6, 4.11
3
СП 47.13330.2012 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения
4.1
4
СП 48.13330.2011. Организация строительства
7.1, 8.4
5
СП 28.13330.2012 Защита строительных конструкций от коррозии
6.7
6
СП 45.13330.2012. Земляные сооружения, основания и фундаменты
4.6, 6.10, 7.1, 7.35, 8.4, 8.8, 8.10
7
СП 126.13330.2011. Геодезические работы в строительстве
7.2
8
СНиП 12-03–2001. Безопасность труда в строительстве. Ч. I. Общие положения
7.1, раздел 9
9
СНиП 12-04–2002. Безопасность труда в строительстве. Ч. II. Строительное производство
7.1, раздел 9
10
ВСН 490–87. Проектирование и устройство свайных фундаментов и шпунтовых ограждений в условиях реконструкции промышленных предприятий и городской застройки
4.6, 7.1, 7.27, 8.9
11
ГОСТ 5686-2012. Грунты. Методы полевых испытаний сваями
4.6, 4.17, 8.11, 8.13
12
ГОСТ 25100–95. Грунты. Классификация.
4.1
13
ГОСТ 19804-2012. Сваи железобетонные. Технические условия
6.1
14
ГОСТ 7473-2010. Смеси бетонные. Технические условия
6.1, 7.35
15
ГОСТ 12.0.003–74 ССБТ «Опасные и вредные производственные факторы»
Раздел 9
16
ГОСТ 12.1.046-85ССБТ «Нормы освещения строительных площадок»
Раздел 9
17
ГОСТ 12.3.003.86 «Межгосударственный стандарт. Система стандартов безопасности труда. Работы электросварочные. Требования безопасности»
Раздел 9
18
МДС 12-29.2006. Методические рекомендации по разработке и оформлению технологических карт
7.1
19
РД 11-06–2007. Методические рекомендации о порядке разработки проектов производства работ грузоподъемными машинами и технологических карт погрузо-разгрузочных работ
7.1, раздел 9
20
Правилами безопасности опасных производственных объектов, на которых используются подъемные сооружения
Раздел 9
21
Правила устройства электроустановок (ПУЭ)
Раздел 9
22
Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок от 04.08.2014
Раздел 9
23
Постановлением Правительства РФ от 25 апреля 2012 г. N 390 «О противопожарном режиме»
Раздел 9
24
ТСН 50-302–2004. Проектирование фундаментов зданий и сооружений в Санкт-Петербурге.
4.11
82
Примечание – При пользовании настоящим стандартом следует проверять
действие ссылочных стандартов на территории государства по соответствующему указателю стандартов, составленному по состоянию на 1 января текущего года, и по соответствующим информационным указателям, опубликованным в текущем году. Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом. Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку.
83
Приложение Б
Термины и определения
№
Наименование термина
Определение термина
Ссылка на источник
1
Свая стойка
Сваи всех видов, опирающиеся на скальные грунты, а забивные сваи, кроме того, - на малосжимаемые грунты. Силы сопротивления грунтов, за исключением отрицательных (негативных) сил трения, на боковой поверхности свай-стоек в расчетах их несущей способности по грунту основания на сжимающую нагрузку не должны учитываться
СП 24.13330.2011
2
Висячие сваи (сваи трения)
Сваи всех видов, опирающиеся на сжимаемые грунты и передающие нагрузку на грунты основания боковой поверхностью и нижним концом
СП 24.13330.2011
3
Куст свай
Компактно размещаемая группа свай, объединенная ростверком и передающая нагрузку на основание, как правило, от одиночной колонны или опоры
СП 24.13330.2011
4
Несущая способность сваи
Предельное сопротивление основания одиночной сваи по условию ограничения развития в нем чрезмерных деформаций сдвига
СП 24.13330.2011
5
Основание сваи (несущий или опорный слой массив грунта)
Часть массива грунта, воспринимающая нагрузку, передаваемую сваей, и взаимодействующая со сваей
СП 24.13330.2011
6
Расчетная нагрузка, передаваемая на сваю
Нагрузка, равная продольному усилию, возникающему в свае от проектных воздействий на фундамент при наиболее невыгодных их сочетаниях
СП 24.13330.2011
7
Ростверк
Распределительная балка или плита, объединяющая головы свай и перераспределяющая на них нагрузку от вышерасположенных конструкций. Различают высокий ростверк, если его подошва располагается выше поверхности грунта, и низкий ростверк, если его подошва опирается на грунт или заглубляется в нем
СП 24.13330.2011
8
Свайное поле
Большая группа свай, объединенная общим ростверком, передающая нагрузку на
СП 24.13330.2011
84
основание от системы колонн или опор
9
Свайный фундамент
Комплекс свай, объединенных в единую конструкцию, передающую нагрузку на основание
СП 24.13330.2011
10
Свая
Погруженная в грунт или изготовленная в грунте вертикальная или наклонная конструкция, предназначенная для передачи
СП 24.13330.2011
11
Основание сооружения
Массив грунта, взаимодействующий с сооружением
СП 22.13330.2011
12
Фундамент сооружения
Часть сооружения, которая служит для передачи нагрузки от сооружения на основание
СП 22.13330.2011
13
Подземное сооружение или
подземная часть сооружения
Сооружение или часть сооружения, расположенная ниже уровня поверхности земли (планировки)
СП 22.13330.2011
14
Малозаглубленный фундамент
Фундамент с глубиной заложения подошвы выше расчетной глубины сезонного промерзания грунта
СП 22.13330.2011
15
Осадки
Вертикальные составляющие деформаций основания, происходящие в результате внешних воздействий и в отдельных случаях от собственного веса грунта, не сопровождающиеся изменением его структуры
СП 22.13330.2011
16
Просадки
Вертикальные составляющие деформаций основания, происходящие в результате изменения структуры грунта под воздействием как внешних нагрузок и собственного веса грунта, так и дополнительных факторов, таких, например, как замачивание просадочного грунта, оттаивание ледовых прослоек в замерзшем грунте и т.п.
СП 22.13330.2011
17
Подъемы и осадки
Вертикальные составляющие деформаций основания, связанные с изменением объема грунтов при изменении их влажности или воздействии химических веществ (набухание и усадка) и при замерзании воды и оттаивании льда в порах грунта (морозное пучение и оттаивание грунта)
СП 22.13330.2011
18
Оседания
Вертикальные составляющие
СП 22.13330.2011
85
деформаций земной поверхности, вызываемые разработкой полезных ископаемых, изменением гидрогеологических условий, понижением уровня подземных вод, карстово-суффозионными процессами и т.п.
19
Горизонтальные перемещения
Горизонтальные составляющие деформаций основания, связанные с действием горизонтальных нагрузок на основание (фундаменты распорных систем, подпорные стены и т.д.) или со значительными деформациями поверхности при оседаниях, просадках грунтов от собственного веса и т.п.
СП 22.13330.2011
20
Провалы (карстовые воронки)
Вертикальные составляющие деформаций земной поверхности с нарушением сплошности грунтов, образующиеся вследствие обрушения толщи грунтов над карстовыми полостями, горными выработками или зонами суффозионного выноса грунта
СП 22.13330.2011
21
Малоэтажные здания
Жилые и общественные здания высотой, не превышающей три этажа
СП 22.13330.2011
22
Высотные здания
Здания высотой более 75 м
СП 22.13330.2011
23
Водоупор или водоупорный слой грунта
Малопроницаемый слой грунта, фильтрацией подземных вод через который можно пренебречь
СП 22.13330.2011
24
Особые условия
Условия, характеризующиеся наличием:
неблагоприятных геологических и инженерно-геологических процессов (карст, суффозия, горные подработки, оползни и т.д.);
сейсмических, динамических, вибрационных и других воздействий;
специфических грунтов (просадочные, набухающие, засоленные и др.)
СП 22.13330.2011
25
Армированный массив грунта
Массив грунта, для которого в заданной области по глубине и в плане проведены мероприятия, направленные на повышение прочностных и деформационных характеристик путем устройства грунтовых свай, частичного закрепления грунтового массива и т.п.
СП 22.13330.2011
86
26
Выравнивание сооружения
Подъем сооружения или отдельных его частей с помощью домкратов или других приспособлений при неравномерных деформациях, превышающих предельные
СП 22.13330.2011
27
Компенсационные мероприятия
Мероприятия, направленные на сохранение или восстановление напряженно-деформированного состояния оснований реконструируемых сооружений или сооружений окружающей застройки и гидрогеологического режима
СП 22.13330.2011
28
Окружающая застройка
Существующие здания, сооружения и инженерные коммуникации, расположенные вблизи объектов нового строительства или реконструкции
СП 22.13330.2011
29
Зона влияния нового строительства или реконструкции
Расстояние, за пределами которого негативное воздействие на окружающую застройку пренебрежимо мало
СП 22.13330.2011
30
Специализированные организации
Организации основным направлением деятельности которых является выполнение комплексных инженерных изысканий и проектирование оснований, фундаментов и подземных частей сооружений, располагающие квалифицированным и опытным персоналом, в т.ч. с обязательным привлечением научных кадров, соответствующим сертифицированным оборудованием и программным обеспечением
СП 22.13330.2011
31
Входной контроль в технологическом процессе
Контроль поступающих материалов, изделий, конструкций, грунта и т.п., а также технической документации. Контроль осуществляется преимущественно регистрационным методом (по сертификатам, накладным, паспортам и т.п.), а при необходимости - измерительным методом
СП 45.13330.2012
32
Операционный контроль
Контроль, выполняемый в процессе производства работ или непосредственно после их завершения. Осуществляется
СП 45.13330.2012
87
преимущественно измерительным методом или техническим осмотром. Результаты операционного контроля фиксируются в общих или специальных журналах работ, журналах геотехнического контроля и других документах, предусмотренных действующей в данной организации системой управления качеством
33
Приемочный контроль
Контроль, выполняемый по завершении строительства объекта или его этапов, скрытых работ и других объектов контроля. По его результатам принимается документированное решение о пригодности объекта контроля к эксплуатации или выполнению последующих работ
СП 45.13330.2012
34
Сплошной контроль
При котором проверяется все количество контролируемой продукции (все стыки, сваи, конструкции, вся поверхность основания и т.п.)
СП 45.13330.2012
35
Выборочный контроль
При котором проверяется какая-то часть количества (выборка) контролируемой продукции. Объем выборки устанавливается сводами правил, проектом или другим документом. Если строительные нормы требуют случайного размещения точек контроля, выборка устанавливается по ГОСТ 18321 как для продукции, представляемой на контроль способом "россыпь"
СП 45.13330.2012
36
Непрерывный контроль
Информация о контролируемом параметре технологического процесса поступает непрерывно
СП 45.13330.2012
37
Периодический контроль
Когда информация о контролируемом параметре поступает через определенные промежутки времени
СП 45.13330.2012
38
Летучий контроль
Выполняемый в случайное время (эпизодически), преимущественно при нецелесообразности применения сплошного, выборочного или периодического контроля (например, контроль плотности грунта при обратной засыпке траншей)
СП 45.13330.2012
39
Измерительный контроль
Выполняемый с применением
СП 45.13330.2012
88
средств измерений, в том числе лабораторного оборудования
40
Регистрационный контроль
Выполняемый путем анализа данных, зафиксированных в документах (сертификатах, актах освидетельствования скрытых работ, общих или специальных журналах работ и т.п.). Применяется при недоступности объекта контроля (например, заделка анкера) или нецелесообразности выполнения измерительного или визуального контроля (например, вид грунта для насыпи при наличии материалов инженерно-геологических изысканий по карьеру)
СП 45.13330.2012
41
Застройщик
Физическое или юридическое
лицо, обеспечивающее на принадлежащем ему земельном участке
строительство, реконструкцию,
капитальный ремонт объектов
капитального строительства, а
также выполнение инженерных
изысканий, подготовку проектной
документации для их строительства, реконструкции, капитального
ремонта
Градостроительный кодекс РФ
42
Статическое зондирование
Процесс погружения зонда в грунт под действием статической вдавливающей нагрузки с измерением показателей сопротивления грунта внедрению зонда
ГОСТ 19912-2001
43
Удельное сопротивление грунта под наконечником (конусом) зонда
Сопротивление грунта наконечнику (конусу) зонда при статическом зондировании, отнесенное к площади основания наконечника (конуса) зонда.
ГОСТ 19912-2001
44
Удельное сопротивление грунта на участке боковой поверхности (муфте трения) зонда
Сопротивление грунта на участке боковой поверхности (муфте трения) зонда типа II, отнесенное к площади боковой поверхности муфты трения
ГОСТ 19912-2001
45
Сопротивление грунта на боковой поверхности зонда
Сопротивление грунта на боковой поверхности штанг зонда типа I
ГОСТ 19912-2001
46
Геотехнический мониторинг
Комплекс работ, основанный на натурных наблюдениях за поведением конструкций вновь возводимого или реконструируемого сооружения,
СП 22.13330.2011
89
его основания, в том числе грунтового массива, окружающего (вмещающего) сооружение, и конструкций сооружений окружающей застройки. Геотехнический мониторинг осуществляется в период строительства и на начальном этапе эксплуатации вновь возводимых или реконструируемых объектов.
47
Цель геотехнического мониторинга
Обеспечение безопасности строительства и эксплуатационной надежности вновь возводимых (реконструируемых) объектов и сооружений окружающей застройки и сохранности экологической обстановки
СП 22.13330.2011
90
Приложение В
Технические характеристики современных гидрофицированных
сваевдавливающих установок
Таблица П.В.1
Технические характеристики шагающих установок вдавливания производства КНР фирмы Strarke
Параметр Модель установки YZY 180 YZY 240 YZY 320 YZY 400 YZY 500 YZY 600 YZY 700 YZY 800 Максимальное усилие вдавливания с пригрузом, кН 1800 2400 3200 4000 5000 6000 7000 8000 Максимальные размеры поперечного сечения шпунта, мм 250-350 300-350 350-400 350-400 350-400 350-400 350-400 350-400 Диаметр сечения круглой свай, мм 300-400 300-400 300-500 300-500 300-600 300-600 300-600 300-600 Скорость погружения, м/мин 5,4/ 1,6 4,4/ 2,1 5,6/ 1,5 4,7/ 1,3 5,2/ 1,2 5,6/ 1,1 5,2/ 1,1 5,3/ 1,0 Рабочий ход вдавливания, м 1,5 1,5 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 1,8 Горизонтальная длина шага, м 600 600 3300 3300 3300 600 600 600 Вертикальная длина шага, м 2000 3000 800 800 800 3000 3000 3000 Мощность двигателя, кВт 76 80 97 105 115 133 153 153 Размеры (д-ш-в), м 9,1-5,1-5,9 9,6-5,8-6,2 11,9-9,5-6,9 12,9-10-7,38 12,-11,4-7,3 13,5-12- 7,4 13,5-13,0-7,5 13,6-13,5-7,8 Масса установки без пригруза, т 60 80 120 140 160 178 186 190 Примечание: в – высота от уровня передвижения до вертикальных цилиндров.
91
Рис. П.В.1. Общий вид шагающей установки производства КНР фирмы Strarke модель YZY 240.
Технические характеристики гидравлической установки
вдавливания СО-450 фирмы «Трансзвук» (Украина)
Максимальное усилие вдавливания, кН 2000
Скорость погружения, м/мин 1,0
Максимальная ширина сечения шпунта, мм 450
Потребляемая мощность, кВт 74
Масса без пригрузов, т 14,3
Размеры, мм 6000×1600×3100
92
Способ передвижения – переставляется краном, устанавливается на рельсовый ход или модульную систему.
Рис. П.В.2. Общий вид установки СО-450.
Технические характеристики гидравлической установка вдавливания
УВТ-200 (Украина)
Максимальное усилие вдавливания, кН 2000
Максимальное сечение погружаемых элементов, мм 550
Электрическая мощность, полная, кВт 72
Габаритные размеры, мм:
- длина 6000
- ширина 2450
- высота 3100
Масса установки без пригрузов, т 22
Масса дополнительного гусеничного хода, т 30
Способ передвижения – переставляется краном, устанавливается на рельсовый или гусеничный ход. 93
Рис. П.В.3. Общий вид установки вдавливания УВТ-200, в модификации пере-ставляемой краном (слева) и на гусеничном ходу (справа).
Технические характеристики гидравлической установки вдавливания свай УСВ-120, УСВ-160 ОАО «Пролетарский завод» (Россия)
Таблица П.В.2
Технические характеристики установки вдавливания УСВ-120, УСВ-160
Параметры установки УСВ-120 УСВ-160 Минимальное усилие вдавливания без пригрузов, кН 700 900 Максимальное усилие вдавливания с пригрузами, кН 1200 1600 Масса установки, т 117 135 Тип погружаемого шпунта Ларсен-IV (V) Минимальная длина погружаемых элементов, м 4 4 Скорость вдавливания, м/мин 2,0 2,0 Удельное давление гусениц установки на грунт, МПа 0,18 0,10 Максимальная потребляемая мощность, кВт 150 180 Габаритные размеры установки в рабочем положении, м: Б × В × Г × Ж (см. рис. П5.5) 9,5×3,6× 3,8×7,5 9,9×3,6× 3,8×7,5
94
123456 Рис. П.В.4. Cхема установки УСВ-120 (160).
1 – тяга грузовой платформы; 2 – выносная балка, 3 – силовая установка; 4 – сварная несущая рама; 5 – аутригер задний; 6 – гусеничная ходовая тележка.
95
Приложение Г
Характеристики свай заводского изготовления
Обозначение свай согласно ГОСТ 19804-9 «Сваи железобетонные. Технические условии»:
1) С – квадратного сплошного сечения, цельные и составные, с поперечным армированием ствола;
2) СП – квадратного сечения с круглой полостью, цельные;
3) СК – полые круглого сечения диаметрами от 400 до 800 мм, цельные и составные;
4) СО – сваи-оболочки диаметрами от 1000 до 3000 мм, цельные и составные;
5) 1СД – сваи-колонны квадратного сплошного сечения, двухконсольные, расположенные по крайним осям здания;
6) 2СД – то же, расположенные по средним осям здания;
7) СЦ – квадратного сплошного сечения, цельные, без поперечного армирования ствола, с напрягаемой арматурой в центре сваи.
Маркировка одиночных призматических железобетонных свай длиной до 16 м согласно серии 1.011.1-10 выпуск 1 часть 1, Фундаментпроект: С 80.30-2.
Длина сваи – 8 м.
Сечение сваи – 200×200, 250×250, 300×300, 350×350 и 400×400 мм.
Индекс армирования – 2, обозначает диаметр стержней продольной арматуры от 10 (индекс 1) до 25 мм (индекс 13).
Маркировка составных призматических железобетонных свай длиной до 28 м согласно серии 1.011.1-10 выпуск 8 Фундаментпроект: С270.35-Св.
Длина сваи – 27 м. Сечение сваи –350х350 мм.
Тип стыка секций свай – сварной.
Верхняя секция: С130.35-ВСв.3
Длина сваи – 27 м.Сечение сваи –350х350 мм.
Индекс армирования – 3.
Нижняя секция: С140.35-НСв.4
Длина сваи – 14 м.Сечение сваи –350х350 мм.
Индекс армирования – 4.
96
Таблица П.Г.1
Спецификация составных призматических железобетонных свай длиной согласно серии 1.011.1-10 выпуск 8 Фундаментпроект
Марка сваи
Верхняя секция
Нижняя секция
С160.30-Св
С80.30-ВСв.1
С80.30-НСв.1
С170.30-Св
С50.30-ВСв.1
С120.30-НСв.3
С180.30-Св
С60.30-ВСв.1
С120.30-НСв.3
С190.30-Св
С70.30-ВСв.1
С120.30-НСв.3
С200.30-Св
С80.30-ВСв.1
С120.30-НСв.3
С210.30-Св
С90.30-ВСв.2
С120.30-НСв.3
С220.30-Св
С100.30-ВСв.2
С120.30-НСв.3
С230.30-Св
С110.30-ВСв.3
С120.30-НСв.3
С240.30-Св
С120.30-ВСв.3
С120.30-НСв.3
С140.35-Св
С60.35-ВСв.2
С80.35-НСв.2
С150.35-Св
С70.35-ВСв.2
С80.35-НСв.2
С160.35-Св
С80.35-ВСв.2
С80.35-НСв.2
С170.35-Св
С90.35-ВСв.2
С80.35-НСв.2
С180.35-Св
С60.35-ВСв.2
С120.35-НСв.3
С190.35-Св
С70.35-ВСв.2
С120.35-НСв.3
С200.35-Св
С80.35-ВСв.2
С120.35-НСв.3
С210.35-Св
С90.35-ВСв.2
С120.35-НСв.3
С220.35-Св
С100.35-ВСв.2
С120.35-НСв.3
С230.35-Св
С110.35-ВСв.2
С120.35-НСв.3
С240.35-Св
С120.35-ВСв.3
С120.35-НСв.3
С250.35-Св
С110.35-ВСв.2
С140.35-НСв.4
С260.35-Св
С120.35-ВСв.3
С140.35-НСв.4
С270.35-Св
С130.35-ВСв.3
С140.35-НСв.4
С280.35-Св
С140.35-ВСв.4
С140.35-НСв.4
С140.40-Св
С60.40-ВСв.2
С80.40-НСв.2
С150.40-Св
С70.40-ВСв.2
С80.40-НСв.2
С160.40-Св
С80.40-ВСв.2
С80.40-НСв.2
С170.40-Св
С90.40-ВСв.3
С80.40-НСв.2
С180.40-Св
С60.40-ВСв.2
С120.40-НСв.4
С190.40-Св
С70.40-ВСв.2
С120.40-НСв.4
С200.40-Св
С80.40-ВСв.2
С120.40-НСв.4
С210.40-Св
С90.40-ВСв.3
С120.40-НСв.4
С220.40-Св
С100.40-ВСв.3
С120.40-НСв.4
С230.40-Св
С110.40-ВСв.4
С120.40-НСв.4
С240.40-Св
С120.40-ВСв.4
С120.40-НСв.4
С250.40-Св
С110.40-ВСв.4
С140.40-НСв.5
С260.40-Св
С120.40-ВСв.4
С140.40-НСв.5
С270.40-Св
С130.40-ВСв.4
С140.40-НСв.5
С280.40-Св
С140.40-ВСв.5
С140.40-НСв.5
Стык устраивается путем сварки закладных деталей оголовков свай с четырьмя металлическими накладками. Между оголовками устанавливается металлическая прокладка
97
размерами 4х150х150 мм, массой 0,7 кг. После сварки стык окрашивается антикоррозионными составами на основе битумных или полимерных составов.
Таблица П.Г.2
Массы и объёмы прямоугольных железобетонных свай (без острия)
Длина сваи,
(м)
Сторона квадратной сваи, м
0,3
0,35
0,4
масса
объём
масса
объем
масса
объем
т
м.кб.
т
м.кб.
т
м.кб.
4
0,90
0,36
1,23
0,49
1,6
0,64
5
1,13
0,45
1,53
0,61
2,00
0,80
6
1,35
0,54
1,84
0,74
2,40
0,96
7
1,58
0,63
2,14
0,86
2,80
1,12
8
1,80
0,72
2,45
0,98
3,20
1,28
9
2,03
0,81
2,76
1,10
3,60
1,44
10
2,25
0,9
3,06
1,23
4,00
1,60
11
2,48
0,99
3,37
1,35
4,40
1,76
12
2,70
1,08
3,68
1,47
4,80
1,92
13
2,93
1,17
3,98
1,59
5,20
2,08
14
3,15
1,26
4,29
1,72
5,60
2,24
15
3,38
1,35
4,59
1,84
6,00
2,40
16
3,60
1,44
4,90
1,96
6,40
2,56
Таблица П.Г.3
Обозначение индексов диаметров продольной арматуры цельных свай сплошного квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой по серии 1.011.1–10 вып.1ч.1 «Фундаментпроект»
Индекс армирования в маркировки сваи
Диаметр продольной арматуры свай, мм
Индекс армирования в маркировки сваи
Диаметр продольной арматуры свай, мм
1
10АI
7
14АII
2
10АII
8
14АIII
3
10АIII
9
16АIII
4
10АI
10
18АIII
5
10АII
11
20АIII
6
12АIII
12
22АIII
–
–
13
25AIII
98
Таблица П.Г.4
Обозначение индексов диаметров продольной арматуры составных свай сплошного квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой по серии 1.011.1-10 вып. 8 «Фундаментпроект»
Индекс армирования в маркировки сваи
Диаметр продольной арматуры свай,
мм
Индекс армирования в маркировки сваи
Диаметр продольной арматуры свай, мм
1
12АI
4
16АIII
2
12АIII
5
18АIII
3
14АIII
6
20АIII
Таблица П.Г.5
Соотношение индексов армирования цельных и составных свай согласно сериям Фундаментпроекта
Индекс армирования
составных свай
Диаметр продольной арматуры, мм
Индекс армирования
одиночных свай
1
12АI
–
2
12АIII
6
3
14АIII
8
4
16АIII
9
5
18АIII
10
6
20АIII
11
Таблица П.Г.6
Класс бетона и армирование цельных свай сплошного квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой по серии 1.011.1–10 вып.1ч.1 «Фундаментпроект»
Марка сваи
Индекс армирования
Класс
бетона
Марка сваи
Индекс армирования
Класс бетона
С50.30
1,2,3,4,5,6
15
С100.35
9,10,11,12,13
25
С60.30
2,3,5,6
20
С110.35
8
20
С60.30
7,8
20
С110.35
9,10,11,12,13
25
С60.30
4,5,6
15
С120.35
8
20
С70.30
8,9
20
С120.35
9,10,11,12,13
25
С80.30
5,6,8,9,10
20
С130.35
8,9,10,11,12,13
25
С80.30
11
25
С140.35
9,10,11,12,13
25
С90.30
5,6,8,9,10
20
С150.35
10, 11,12,13
25
С90.30
11
25
С160.35
10,11,12,13
25
С100.30
6,8,9,10
20
С60.40
1,2,5,6,7,8
20
С100.30
11,12,13
25
С70.40
5,6
20
С100.30
6,8,9,10
20
С70.40
8,9,10,11,12
25
С110.30
8,9,10
20
С80.40
5,6
20
С110.30
11,25,13
25
С80.40
8,9,10,11,12,13
25
С120.30
8,9,10
20
С90.40
5,6
20
С120.30
11,12,13
25
С90.40
8,9,10,11,12,13
25
С60.35
1,2,3,6
20
С100.40
6
20
99
С70.35
4,5,6,8
20
С100.40
8,9,10,11,12,13
25
С70.35
9,10
25
С110.40
8,9,10,11,12,13
25
С80.35
5,6,8
20
С120.40
8,9,10,11,12,13
25
С80.35
9,10,11
25
С130.40
9,10,11,12,13
25
С90.35
5,6,8
20
С140.40
9,10,11,12,13
25
С90.35
9,10,11,12
25
С150.40
10,11,12,40,13
25
С100.35
6,8
20
С160.40
11,12,13
25
Таблица П.Г.7
Типы металлических накладок и прокладок для устройства сварного стыка свай сплошного квадратного сечения с ненапрягаемой арматурой по серии
1.011.1–10 вып.8 «Фундаментпроект»
Марка составных свай
Обозначение
накладок и прокладок
Масса,
кг
С140.30-Св…С240.30-Св
Накладка Н1 (4 шт на стык)
Прокладка ПС (1 шт на стык)
8,18
С140.30-Св…С240.30-Св.ВП
С140.35-Св…С280.35-Св
С140.35-Св.ВП…
С280.30-Св.ВП
Накладка Н2 (4 шт)
Прокладка ПС (1 шт)
10,66
С140.40-Св…С190.40-Св
С140.40-Св.ВП…
С190.40-Св.ВП
Накладка Н3 (4 шт)
Прокладка ПС (1 шт)
13,18
С200.40-Св…С250.40-Св
С200.40-Св.ВП…
С250.40-Св.ВП
Накладка Н4 (4 шт)
Прокладка ПС (1 шт)
14,74
С260.40-Св…С280.40-Св
С260.40-Св.ВП…
С280.40-Св.ВП
Накладка Н5 (4 шт)
Прокладка ПС (1 шт)
17,90
Таблица П.Г.8
Размеры металлических накладок и прокладок для устройства сварного стыка свай согласно серии 1.011.1-10 выпуск 8 Фундаментпроект
Обозначение
Размеры, мм
Масса, кг
Н1
10
160
150
1,87
Н2
10
160
200
2,49
Н3
10
160
250
3,12
Н4
10
180
250
3,51
Н5
10
220
250
4,30
ПС
4
150
150
0,70
100
Приложение Д
Результаты исследований параметров погружения свай при сопротивлении грунта, превышающем усилие вдавливания, создаваемого установкой
При сопротивлении грунта, превышающем усилие вдавливания, создаваемого установкой эффективны следующие технологические режимы погружения свай:
1. Погружение в режиме «рассаживания», при котором в пределах слоев плотного грунта сваю периодически извлекают из грунта на величину, равную длине её стороны, и погружают до прежнего уровня (патент РФ № 2498017 от 10.10.2013 г.).
Для повышения эффективности погружения в слоях плотных грунтов увеличивают усилие вдавливания, а также уменьшают скорость погружения сваи до минимального значения (патент РФ № 2500857 от 10.11.2013 г.). А в слабых грунтах наоборот, уменьшают усилие и увеличивают скорость вдавливания до максимального значения.
3. Погружение свай в режиме вибровращательного вдавливания (заявка на изобретение № 2015107407 от 03.03.2015).
Предварительно на поверхности грунта под механизмом вдавливания по оси погружаемой сваи устанавливают вибропогружатель вращательных колебаний с проходным центральным отверстием. При достижении сваи слоя плотного грунта, в котором сопротивление породы достигает величины, превышающей максимальное усилие вдавливания, дальнейшее погружения выполняют в режиме вибрационного погружения вращательных колебаний.
Таким образом, снижают силы бокового трения сваи о грунт, что приводит к созданию щадящего режима вибровращательного вдавливания для бетонного ствола за счет уменьшения значения «плеча» при действии знакопеременных моментов.
При выборе приведенных способов необходимо учитывать как возможное снижение несущей способности погружаемых свай, так и негативное влияние этих мероприятий на напряжено-деформированное состояние грунта и конструкции фундаментов существующих зданий и сооружений. Качественные характеристики таких способов представлены в табл. П.Д.1.
101
Таблица П.Д.1
Характеристика способов снижения сопротивления грунта путем изменения технологических режимов вдавливания
№ п/п
Наименование способа
Преимущества
Недостатки
1
Вдавливание свай в режиме периодического извлечения
I. Минимальные дополнительные затраты без изменения технологической последовательности работ и применения буровых установок
I. Ограниченная эффективность метода для толщ плотных пород мощностью св. 3-5 м.
II. Возможна реализация не на всех типах установок вдавливания
III. При несоблюдении режимов работ в части значений извлекающих усилий возможны деформации ствола сваи
2
Вдавливание свай с изменениям скорости погружения в пределах плотных пород.
То же
То же
3
Погружение свай в режиме вибровращательного вдавливания
I. То же как для В.1
II. Погружение с минимальным усилием вдавливания (снижение в 3-5 раз).
III. Способ эффективен для мощных толщ плотных пород
I. Для реализации способа требуются дополнительные изменения конструктивной схемы вдавливающего узла машины, для компоновки с вибратором крутильных колебаний
II. При установке вибратора на оголовке сваи необходимо её дополнительно усиление
Способ вдавливания свай в режиме «расхаживания» реализуется следующим образом (рис.П.Д.1).
С поверхности грунта установкой для вдавливания 1 производят вдавливание сваи 2. При заглублении в плотные грунты по достижении уровня 3, на котором сопротивление погружению достигает величины превышающей максимальное усилие вдавливания, движение сваи останавливают за счет снижения усилия вдавливания до нулевого значения, затем сваю извлекают из грунта на величину d, равную длине её стороны, до уровня 4. После этого сваю опускают до прежнего уровня 3 при минимальном усилии вдавливания, и доводят усилие вдавливания до максимального значения и погружают сваю на принятый шаг вдавливания до уровня 5.
Указанные процессы повторяют столько раз, сколько необходимо для погружения сваи до проектной отметки через встречающиеся прослойки плотных грунтов.
102
Таким образом, обеспечивают уменьшение присоединенной к свае массы грунта и снижение сил бокового трения, по аналогии с эффектом «расхаживания» колонн обсадных труб в буровом деле в случае их прихвата породой. В результате обеспечивают надежность процесса погружения свай способом вдавливания путем гарантированного достижения несущего слоя.
При этом при разработке соответствующих разделов проектов производства работ и технологических карта следует учитывать, что конструкции свай, изготавливаемых по типовым сериям, не рассчитаны на восприятие указанных циклических нагрузок периодического растяжения и сжатия ствола элемента.
При вдавливании свай в указанном режиме следует назначать максимальные усилия при извлечении сваи из грунта с учетом обеспечения прочности сваи (см. табл. П.Д.2).
Таблица П.Д.2
Допускаемые значения выдергивающих усилий сваи из грунта при её погружении в режиме «расхаживания»
Сторона сечения сваи, см
Класс бетона по прочности на сжатие
Допускаемые значения выдергивающих усилий при диаметрах рабочей арматуры сваи по серии 1.011.1-10 Фундаментпроект (кН)
Без арм.
4Ø12
4Ø 14
4Ø 16
4Ø 18
4Ø 20
35×35
25
129
294
353
422
500
587
35×35
30
147
312
372
440
518
605
40×40
25
168
333
393
461
539
626
40×40
30
192
357
417
485
563
650
Если при погружении свай в пределах напластований плотных грунтов значения извлекающих усилий превышают параметры, указанные в табл. П.Д.2, необходимо выполнить их выборочную оценку сплошности сейсмоакустическим способом в количестве 20% от общего числа (п. 12.7.3 СП 45.13330.2012 «Земляные сооружения, основания и фундаменты»).
103
Рис. П.Д.1. Технологические этапы вдавливания свай в режиме «расхаживания»:
а – этап, на котором останавливают движение сваи при сопротивлении прослойки плотного грунта погружению, превышающем максимальное усилие вдавливающей установки;
б – этап извлечения сваи из грунта на величину равную длине её стороны d;
в – этап, на котором сваю опускают до прежнего уровня при минимальном усилии вдавливания;
г – этап, на котором доводят усилие вдавливания до максимального значения и погружают сваю на принятый шаг технологического цикла попеременного вдавливания–извлечения–вдавливания; 104
д – этап извлечения сваи из грунта на величину равную длине её стороны d; 1 – установка вдавливания, 2 – сваи, 3-5 – уровни погружения(извлечения) элемента.
Способ погружения свай с изменением скорости и усилия вдавливания реализуется следующим образом (рис.П.Д.2).
С поверхности грунта установкой для вдавливания свай 1 производят вдавливание сваи 2. При вдавливании сваи в слоях плотных грунтов 3 увеличивают усилие вдавливания до значения, равного сумме лобового сопротивления сваи в этих слоях грунтов и бокового сопротивления в пределах всей глубины погружения сваи по разрезу, а также уменьшают скорость вдавливания сваи до минимального значения.
Вдавливание в таком режиме выполняют, настолько необходимо для погружения сваи через встречающиеся слои плотных грунтов или до проектной отметки.
Для определения технологических параметров вдавливания первоначально выполняют расчет изменения значений несущей способности сваи Fd в интервале погружения по каждому элементы составляющему геологический разрез, включая слои плотных грунтов. Затем определяют требуемые значения усилий вдавливания (Fвд = 0,9–1,2 Fd) и строят соответствующий график изменения параметра по глубине погружения Н .
Далее по зависимости П.Д.1 рассчитывают значения скорости вдавливания V по глубине погружения и строят соответствующий график изменения параметра по глубине погружения Н .
V = (Fвд – Fd )/Fd n (П.Д.1)
Где Fd – несущая способность сваи в интервале погружения;
n = 0,4 – 0,9 опытный коэффициент (среднее значение равно 0,6), определяющий зависимость вязкого сопротивления от удельного статического сопротивления грунта под нижним торцем и по боковой поверхности сваи.
При погружении сваи машинист установки вдавливания на основании представленных в составе технологической карты графиков с учетом напластования слабых и плотных грунтов в составе геологического разреза настраивает рабочие параметры погружения сваи, пропорционально изменяя усилие и скорость вдавливания по описанной выше методике.
В результате достигается повышение эффективности способа вдавливания свай в слоях плотных грунтов.
105
Рис. П.Д.2. Технологические этапы погружения при котором в слоях плотных грунтов увеличивают усилие вдавливания, а также уменьшают скорость погружения сваи до минимального значения: а –общий вид установки вдавливания свай и расположение сваи в геологическом разрезе; б – представлен график изменения усилия вдавливания (Fвд) по глубине погружения сваи (Н); в – график изменения скорости вдавливания (V) по глубине погружения сваи (Н); 1 – установка вдавливания, 2 – сваи, 3 – прослои плотных пород
Способ погружении свай вибрационно-вращательным вдавливанием реализуется следующим образом (рис.П.Д.3). Предварительно на поверхности грунта под механизмом вдавливания соосно погружаемой сваи устанавливают вибропогружатель вращательных колебаний с проходным центральным отверстием. Первоначально сваю краном загружают в 106
механизм вдавливания установки и жестко фиксируют в зажимном устройстве. В пределах толщи слабых грунтов сваю вдавливают посредством рабочего хода штоков соответствующих гидроцилиндров (рис.П.Д.3 б-в). При достижении сваи слоя плотного грунта, в котором сопротивление породы достигает величины, превышающей максимальное усилие вдавливания, движение останавливают. Её ослабляют в зажимном устройстве механизма вдавливания, которое затем поднимают на холостом ходу на величину хода штоков его гидроцилиндров без извлечения сваи из грунта. Далее вибропогружатель поднимают на некоторое расстояние от поверхности грунта до ближайшего торца механизма вдавливания (рис.П.Д.3 г). Затем сваю жестко закрепляют в центральном проходном отверстии вибропогружателя (рис.П.Д.3 д). Дальнейшее её погружение выполняют в режиме вибрационного вдавливания при действии вращательных моментов и минимальных значениях усилия вдавливания до достижения проектной глубины (достигают снижение их значений в 3 – 5 раз).
Установлены следующие эффективные параметры вибрационного погружения, обеспечивающие сохранность ствола элементов:
- статический момент массы дебалансов, кг×м 3,5-4,5-4,5;
- статический крутящий момент, кг×м 7,5-11,0-15,0;
- крутящий момент от вынуждающей силы, кН×м 3,0-4,5-6,0;
- частота колебаний дебалансов 600 (800) об/мин.
Таким образом, предлагаемая технология обеспечивает понижение точки приложения вращательных колебаний при одновременном снижении сил бокового трения сваи о грунт, что приводит к созданию щадящего режима вибровращательного вдавливания за счет уменьшения значения «плеча» при действии знакопеременных моментов. Достигают равномерного распределения вращательных моментов по всей поверхности погружаемой сваи, что позволяет повысить надежность процесса бездефектного погружения сваи в грунт.
107
Рис.П.Д.3. Схема вибровращательного вдавливания сваи: а – установка вдавливания (на разрезе I-I отображено изменение упругопластического сопротивления грунта при его вибрационном уплотнении в переферийной зоне в процессе вращательных колебаний); б-е – этапы погружения свай; 1 – установка вдавливания; 2 – механизм вдавливания; 3 – свая; 4 – вибропогружатель с проходным центральным отверстием; 5, 6 – соответственно слои плотного и слабого грунта
Схематичное решение вибрационного погружателя с проходным центральным отверстием представлено на рис. П.Д.4.
При погружении свай на указанных режимах в непосредственном примыкании к существующим зданиям и сооружениям работы следует вести при сопровождении геотехнического мониторинга, в ходе которого контролируют ускорения колебаний 108
конструкций фундаментов. Допустимые значений ускорений их колебаний в зависимости от группы грунтов оснований принимать на основании ВСН 490–87 «Проектирование и устройство свайных фундаментов и шпунтовых ограждений в условиях реконструкции промышленных предприятий и городской застройки» табл. 2.
При этом на начальных этапах работ следует погрузить 3 – 5 свай в сопровождении геотехнического мониторинга. Таким образом оценить значения ускорения колебаний фундаментов существующих конструкций и установить следующие технологические параметры работ: количество свай погружаемых в смену, очередность их погружения в пределах примыкания к существующим конструкциям, вибрационные параметры колебаний дебалансов и т.п.
109
Рис.П.Д.4. Схема вибрационного погружателя вращательных колебаний: 1 – дебалансы; 2 – дополнительные дебалансы; 3,5 – удлиненные валы; 4 – кожух; 6 – зубатые колеса; 7 – свая; 8 – отверстие; 9 – гидромотор; 10 – зубчатое колесо; 11 – приводной вал
110
Приложение Е
Значения предельно допустимых деформаций конструкций фундаментов существующей застройки
Таблица П.Е.1
Предельно допустимые дополнительные деформации соседней застройки (согласно ТСН 50-302-2004 «Проектирование фундаментов зданий и сооружений в Санкт-Петербурге»)
Наименование, конструктивные особенности здания
Индекс категории технического состояния в соответствии с табл. П.Е.2
Предельно допустимые дополнительные деформация
максимальная осадка, Sad и, см
относительная разность осадок (ΔS/L)ad и
крен Iad и
Многоэтажные бескаркасные здания с несущими стенами из:
- крупных панелей;
1
4
0,0016
0,004
2
3
0,0010
0,002
3
2
0,0007
0,002
- крупных блоков или кирпичной кладки без армирования;
1
5
0,0020
0,004
2
3
0,0015
0,002
3
2
0,0010
0,002
- крупных блоков или кирпичной кладки с армированием, в том числе с устройством железобетонных поясов
1
6
0,0024
0,004
2
4
0,0018
0,004
3
3
0,0012
0,003
Производственные и гражданские здания с полным каркасом
- железобетонным
1
5
0,0020
-
2
3
0,0010
-
3
2
0,0005
-
- стальным
1
6
0,0040
-
2
4
0,0020
-
3
3
0,0010
-
Здания и сооружения, в конструкциях которых не возникают усилия от неравномерных осадок
1
5
0,0040
0,0040
2
3
0,0020
0,0020
3
2
0,0010
0,0020
Примечание – категория технического состояния и значения допускаемых воздействий (смещений, усилий, параметров колебаний) для существующих подземных сооружений, инженерных и транспортных коммуникаций, которые могут оказаться в зоне риска при реконструкции и новом строительстве, определяется эксплуатирующей их организацией. Кроме того, при наличии специальных требований к ограничению воздействий на оборудование (включая лифты), расположенное в соседней застройке, необходим учет этих требований
111
Таблица П.Е.2
Категории технического состояния зданий и сооружений (согласно ТСН 50-302-2004 «Проектирование фундаментов зданий и сооружений в Санкт-Петербурге»)
Сооружения
Индекс категории технического состояния
Деформации в конструкциях
1
2
3
Производственные и гражданские здания с полным каркасом и здания с монолитными железобетонными несущими конструкциями
1
В несущих конструкциях повреждений нет. В ограждающих кирпичных или стыках панелей местные трещины раскрытием до 0,5 мм без признаков сдвига. Фундаменты не имеют повреждений
2
В несущих конструкциях имеются местные трещины раскрытием до 0,5 мм.
Местные следы коррозии арматуры, коррозии закладных деталей нет. Трещины в стыках стен и заделках перекрытий раскрытием до 1 мм, в ограждающих конструкциях - до 3 мм; наличие признаков сдвигов.
При металлическом каркасе коррозия до 5 % сечения.
Относительная разность осадок фундаментов зданий со стальным каркасом не более 0,0040, с железобетонным каркасом - не более 0,0020.
Фундаменты повреждены трещинами раскрытием до 0,5 мм
3
В несущих конструкциях непрерывные трещины раскрытием более 0,5 мм.
Местное оголение рабочей арматуры. Коррозия закладных элементов на глубину до 15 %. Трещины в стенах заполнения каркаса раскрытием более 3 мм, смещения в стыках и заделках сборных перекрытий до 3 мм.
Снижение прочности бетона в сжатой зоне изгибаемых элементов до 30 % и в остальных участках - до 20 %. Провисание отдельных стержней распределительной арматуры, выпучивание хомутов, разрыв отдельных из них, за исключением хомутов сжатых элементов ферм вследствие коррозии стали (при отсутствии в этой зоне трещин). Площадь опирания сборных элементов меньше требуемой по нормам и проекту. Бетон в растянутой зоне на глубине защитного слоя между стержнями арматуры легко крошится.
Прогибы элементов металлического каркаса превышают 1/150 пролета. Пластинчатая ржавчина с уменьшением площади сечения несущих элементов до 15 %. Местные механические повреждения, приводящие к ослаблению сечения до 15 %. Относительная разность осадок фундаментов зданий со стальным каркасом 0,0040, с железобетонным каркасом - более 0,0020.
Фундаменты имеют трещины до 3 мм, отдельные разрушения защитного слоя, поверхностную коррозию арматуры
Здания и сооружения, в конструкциях которых не возникают усилия от неравномерных осадок
1
В несущих конструкциях зданий повреждений нет. В ограждающих стенах местные трещины раскрытием до 0,5 мм без смещений. Фундаменты не имеют повреждений
2
В несущих конструкциях трещины раскрытием до 1,0 мм, в ограждающих конструкциях - до 3 мм.
Относительная разность осадок фундаментов до 0,006.
Фундаменты повреждены трещинами раскрытием до 1,0 мм
3
В несущих конструкциях сплошные трещины раскрытием свыше 1 мм, в ограждающих конструкциях - более 3 мм.
Относительная разность осадок фундаментов свыше 0,006.
Фундаменты имеют трещины раскрытием более 1 мм, разрушение раствора и материала по боковой поверхности
Многоэтажные бескаркасные здания
1
В несущих конструкциях повреждений нет, в ограждающих конструкциях и стыках панелей местные трещины раскрытием до 0,5 мм без признаков 112
Сооружения
Индекс категории технического состояния
Деформации в конструкциях
1
2
3
с несущими стенами (сборными и кирпичными)
сдвигов.
Фундаменты повреждений не имеют
2
В несущих и ограждающих конструкциях и их сопряжениях трещины раскрытием до 3 мм и пересекающие не более двух рядов кладки; местная деструкция кладки вследствие атмосферных воздействий на глубину до 5 см; наличие признаков сдвигов в заделках.
Относительная разность осадок фундаментов зданий до 0,0015.
Крен не более 0,005.
Фундаменты повреждены, трещины раскрытием в бетоне и буте до 1 мм, в швах - до 3 м
3 Сквозные трещины в несущих и ограждающих конструкциях раскрытием более 3 мм, сдвиги элементов в заделках не более чем на 2 см; трещины под опиранием горизонтальных элементов (на глубину не более 2 см, пересекающие не более 2-х рядов кладки).
Размораживание и выветривание кладки, отслоение от облицовки на глубину до 25 % толщины. Волосяные трещины при пересечении не более четырех рядов кладки при числе трещин не более четырех на 1 м ширины (толщины) стены, столба или простенка. Образование вертикальных трещин между продольными и поперечными стенами. Местное (краевое) повреждение кладки на глубину до 2 см под опорами ферм, балок, прогонов и перемычек в виде трещин и лещадок, вертикальные трещины по концам опор, пересекающие не более двух рядов. Смещение плит перекрытий на опорах не более 1/5 глубины заделки, но не более 2 см. В отдельных местах наблюдается увлажнение каменной кладки вследствие нарушения горизонтальной гидроизоляции, карнизных свесов, водосточных труб. Снижение несущей способности кладки до 25 %.
Относительная разность осадок фундаментов зданий из крупных панелей свыше 0,0015.
Крен более 0,005.
Фундаменты имеют трещины в бетоне и буте до 3 мм, разрушение раствора
Примечание - При определении категории технического состояния следует руководствоваться следующим правилом: категория 1 соответствует случаям, когда наличествуют все перечисленные в этой таблице, признаки, категории 2 и 3 - хотя бы один признак.
Предварительно напряженные железобетонные конструкции с высокопрочной арматурой, имеющие признаки 2 категории технического состояния, относятся к 3 категории, а имеющие признаки 3 категории - соответственно к аварийной категории.
113

Ударный метод

Погружение свай методом вдавливания (вдавливание свай)

Буронабивные сваи

Испытания