Лекции и пособия / Организация строительства. Календарное и сетевое планирование Михайлов

Выбор типа вибропогружателя. К способам безударного по-

гружения свай относятся: вибропогружение, вдавливание и завинчивание.

Вибропогружатель представляет собой возбудитель направленных колебаний вдоль оси сваи. Соединяясь со сваей посредством наголовника, он сообщает ей возмущающее периодическое усилие, с помощью которого преодолевается сопротивление погружению сваи в грунт. Величину побуждающей силы вибропогружателя определяют по формуле:

Где g коэффициент надежности по грунту ( g 1,4); N – расчет-

ная нагрузка на сваю по проекту, а в случае погружения сваи до расчетной глубины – соответствующее этой глубине сопротивление углублению в грунт, кН; Gn суммарный вес вибросистемы, вклю-

чая вибропогружатель, свайный элемент и наголовник, кН; ks ко-

эффициент снижения бокового сопротивления грунта во время вибропогружения (табл. 1.63).

Величина минимально вынуждающей силы вибропогружателя F0 для свай–оболочек и полых свай принимается:

-при погружении свай-оболочек (с извлечением грунта из внутренней полости в ходе погружения) – не ниже 1,3G;

-при погружении полых свай (без извлечения грунта) – не ниже

2,5G.

Та б л и ц а 1.63

Коэффициент бокового сопротивления грунта

171

Примечания: 1. Для водонасыщенных крупных песков ks уве-

личивают в 1,2 раза; средних песков – в 1,3 раза; мелких и пылеватых песков – в 1,5 раза.

1.Для заиленных песков значения ks понижают в 1,2 раза.

2.Для плотных песков значения ks понижают в 1,2 раза; для рыхлых песков увеличивают в 1,1 раза.

3.Для промежуточных значений показателя текучести глинистых грунтов значения ks определяют интерполяцией.

4.При слоистом напластовании грунтов коэффициент ks опре-

деляют как средневзвешенный по глубине.

При величине вынуждающей силы подбирается такой вибропогружатель наименьшей мощности, у которого статический момент массы дебалансов Km удовлетворяет условию:

Km M c 100A0

Где Mc суммарная масса вибропогружателя, сваи и наголовника, кг; A0 необходимая амплитуда колебаний при отсутствии сопро-

тивлений грунта, см (табл. 1.64).

Т а б л и ц а 1.64 Необходимая амплитуда колебаний A0

при отсутствии сопротивлений грунта, см

172

Примечание: При выборе типа вибропогружателя для заглубления полых свай и свай-оболочек с извлечением грунта из внутренней полости указанные значения A0 понижаются в 1,2 раза.

При окончательном выборе типа вибропогружателя необходимо учитывать:

- при равной вынуждающей силе большей погружающей способностью обладает вибропогружатель с большим статическим моментом массы дебалансов Km ;

- при прочих равных условиях выбирается вибропогружатель с параметрами, которые регулируются в процессе работы.

При необходимости погружения тяжелых свай-оболочек возможно использование спаренных вибропогружателей, в данном случае моменты дебалансов вибропогружателей суммируются.

В конце вибропогружения висячего свайного элемента при скорости вибропогружения v в последнем залоге не менее 2 см/мин должно соблюдаться условие:

Где N – расчетная нагрузка на сваю, кН; мощность, расходуемая на движение вибросистемы, кВт; n фактическая частота колебаний вибросистемы, мин-1; Fs боковое сопротивление грунта при

вибропогружении, кН; Ar фактическая амплитуда колебаний, см

(принимается равной половине полного размаха колебаний свайного элемента на последней минуте погружения); fr коэффициент вли-

яния инерционных и вязких сопротивлений на несущую способность сваи (табл. 1.65); g коэффициент надежности по грунту

173

Примечание: При прорезании сваей слоистых грунтов коэффициент fr определяется как средневзвешенный.

Мощность , расходуемая на движение вибросистемы, определяется по формуле:

h 0

Где КПД электродвигателя (принимается по паспортным данным в диапазоне от 0,83 до 0,9 в зависимости от нагрузки); h потребляемая от сети активная мощность в последнем залоге, кВт; 0

мощность холостого хода, кВт (при отсутствии паспортных данных принимается равной 25% от номинальной мощности вибропогружателя).

Боковое сопротивление грунта при вибропогружении определя-

ется:

Где A0 - расчетная амплитуда колебаний вибросистемы без сопро-

тивлений в см., в данном случае определяется по формуле:

A 100Km

0 Mc

Контроль за погружением свай методом вдавливания производится по двум параметрам: глубине погружения и усилению вдавливания NB . В конце погружения, когда нижний конец сваи достиг

отметок, близких к проектным, погружение сваи останавливается при условии:

NB kg Fd m

Где NB - усилие вдавливания, кН; kg = 1,2 коэффициент надежности; Fd - несущая способность сваи, указанная в проекте, кН; m – коэф-

фициент условий работы (при отсутствии опытных данных принимается равным 0,9).

Технические характеристики некоторых вибропогружателей приведены в Приложении 2 табл. 2.6 - 2.8.

174

Пример 2. Подобрать тип вибропогружателя для погружения полых свай диаметром 0,6 м длиной 6,0м; масса сваи 2,35 т; расчетная нагрузка на сваю 1600 кН; грунт – песок пылеватый, рыхлый, влажный.

Решение

- выбираем марку вибропогружателя ВРП-15/60 (табл. 2.6 Приложение 2) и по техническим характеристикам определяем его массу 5,0 т. Массу наголовника принимаем равной 0,5 т. Тогда суммарная масса вибросистемы, включая вибропогружатель, свайный элемент и наголовник, составит:

Gn 5,0 2,35 0,5 7,85т 78,5кН

- по табл.1.63 определяем значение коэффициента снижения бокового сопротивления грунта ks :

ks 1,1 5,6 6,16

- определяем значение необходимой вынуждающей силы вибропогружателя:

F0 g N 2,8Gn 1,4 1600 2,8 78,5 328кН ks 6,16

А поскольку максимальная вынуждающая сила вибропогружателя ВРП-15/60 составляет 348 кН (табл.2.6 Приложение 2), что больше необходимой вынуждающей силы (328 кН), следовательно, марка вибропогружателя выбрана верно.

-минимальное значение вынуждающей силы вибропогружателя при погружении полых свай без извлечения грунта должно удовлетворять условию:

F0 2,5G 2,5 78,5 196,25кН

-определяем требуемый статический момент массы дебалансов по формуле:

Приложение 2), что больше расчетного значения (78,5), следовательно, марка вибропогружателя выбрана правильно.

175

1.7.8. Выбор оборудования для водопонижения

При устройстве выемок, расположенных ниже уровня грунтовых вод, необходимо осушать водонасыщенный грунт и обеспечивать его разработку в нормальных условиях, а также предотвращать попадание грунтовой воды в котлованы, ямы, траншеи в период производства работ.

В практике работ по водопонижению применяются открытый водоотлив, легкие иглофильтровальные установки, энжекторные иглофильтры, водопонижающие скважины, вакуумные установки, электроосмотическое водопонижение.

Открытый водоотлив – это самый простой и экономичный способ. Он применяется в различных грунтах, но особенно эффективен в хорошо дренирующих грунтах. В систему открытого водоотлива входят водосборная канава, приямок, насосы и трубопровод. Обычно приямок для сбора воды и водосборную канаву располагают у откоса. Удаление воды из приямков осуществляется откачкой насосами. В насосных установках открытого водоотлива необходимо предусматривать резервные насосы. Несмотря на простоту и доступность способа, открытый водоотлив имеет ограниченное применение в связи с тем, что в выемке почти всегда присутствует вода.

При значительном притоке грунтовых вод рекомендуется ис-

пользовать метод искусственного понижения с помощью иглофиль-

тровых установок. В практике искусственного водопонижения уровня грунтовых вод используются легкие иглофильтровальные установки (ЛИУ) и энжекторные иглофильтровальные установки

(ЭИУ).

Т а б л и ц а 1.67 Технические характеристики насосов

176

Водопонижение осуществляется по различным схемам расположения водопонизительных установок. Наиболее распространена контурная схема расположения установок.

Легкие иглофильтровальные установки отличаются мобильностью установки и перестановки, быстротой погружения в грунт, надежностью в эксплуатации. Комплект ЛИУ состоит из иглофильтров, водосборного коллектора, рабочего и резервного насосов. Для легких иглофильтровальных установок величина требуемого уровня понижения грунтовых вод S определяется при соблюдении условия:

h + l + 0,5 ≤ S ≤ 1,5h

Где h – заглубление котлована ниже уровня грунтовых вод, м; l – высота капиллярного поднятия грунтовых вод, м:

l K1Ф

Где КФ - коэффициент фильтрации грунта водоносного слоя, м/сут. Приведенный радиус водопонизительной системы определяется:

Где F – площадь, которая ограничена водопонизительными установками, м2.

Радиус влияния (депрессии) системы вычисляется по формуле:

R A 2S КФН

Где Н - мощность водоносного слоя, м.

При этом напор в расчетной точке находится из условия:

у = Н - S

Ожидаемый приток воды в системе Q (м3/сут) находится по формуле:

Q 2 mKlnФ (RН у)

A

Где m – толщина водоносного слоя при напорной фильтрации или средняя толщина потока при безнапорной, м:

m H y

2

Ожидаемый приток воды к системе рассчитывается как:

177

к установке, м3/сут.

Пример. Рассчитать водопонизительную систему из легких иглофильтровых установок по следующим данным: размеры котлована по контуру иглофильтров 20×104 м; размеры по контуру всасывающего коллектора 21×105 м; глубина залегания грунтовых вод от поверхности земли h2 = 2,0 м; мощность водоносного слоя Н = 12,0 м; заглубление котлована ниже уровня грунтовых вод h = 2,3 м; коэффициент фильтрации грунта КФ 32м/сут; иглофильтры без обсыпки; высота оси насоса от поверхности земли hн = 0,5 м.

Рис. 1.53. Схема установки иглофильтров

Где, 1 – уровень грунтовых вод; 2 – иглофильтры; 3 – глубина залегания водоносного слоя.

Решение

- высоту поднятия грунтовых вод определим по формуле:

- требуемый уровень понижения грунтовых вод составит:

S = h + l + 0,5 =2,3 +0,2 +0,5 = 3,0 м.

- далее определим приведенный радиус водопонизительной системы с учетом того, что площадь, ограниченная водопонизительными устройствами: F = 20 × 104 = 2080 м2.

- радиус влияния (депрессии) системы вычисляем по формуле:

R A 2S КФН 25,7 2 3 32 12 143,3м

При этом напор в расчетной точке составит:

у = Н – S = 12 – 3 = 9,0 м.

179

Средняя толщина потока m при безнапорной фильтрации равна:

m H y 12 910,5м. 2 2

- ожидаемый приток воды к системе в сутки составит:

- ожидаемый приток воды к системе за один час будет равен:

Q Q /24 3680/24 153,3м3 /ч.

- при общей длине коллектора Pк 2 21 2 105 252м и при-

току воды в 153,3 м3/ч по рис. 1.52 определяем, что предельная длина коллектора на один насос ЛИУ-6 составит 105 м (табл.1.67).

- требуемое число установок определим по формуле:

NРк 252 2,4шт. Lк 105

Принимаем 3 установки в системе.

- проектируемая длина коллектора на одну установку составит:

Приток воды к одной установке меньше производительности любого насосного агрегата ЛИУ-6, каждую установку может обслуживать два насосных агрегата (один рабочий, другой резервный). Следовательно, для всей системы требуется 6 насосных агрегатов (комплекта).

- по заданному коэффициенту фильтрации грунта КФ находим

предельный дебит одного иглофильтра, равный 2,8 м3/ч (рис.1.53). Определим число иглофильтров n и приток воды q к каждому из них при различном шаге иглофильтров 2σ по формуле:

q Qy nк

Шаг иглофильтров увеличивается до значения, при котором приток воды не превышает предельно допустимого дебита иглофильтров. В расчетном случае на одну установку необходимо 19 иглофильтров, коллектор длиной 84 м и два насоса (один резервный).

180