Т а б л и ця 6.2

Забиваються палі копровими установками, що складаються з копра і палебійного устаткування.

У будівництві найбільш поширені мобільні копрові установки. Освоєно випуск універсального агрегату С-878 у виді начіпного палебійного устаткування з ударним робочим органом на трубовкладачі. Цей агрегат дозволяє підсувати і встановлювати палю без додаткового крана і забивати похилі палі.

Несуча здатність палі визначається величиною відмовлення, тобто зануренням палі від одного удару молота. У виробничих умовах відмовлення визначається як середнє від розподілу величини занурення палі від застави (5-10 послідовних ударів молота) на кількість ударів у заставі. При забиванні паль будівельники керуються контрольним відмовленням, що призначається автором проекту пальового фундаменту.

На початку забивання паль відраховується кількість ударів або час роботи молота на кожен метр занурення палі. Наприкінці забивання, коли відмовлення близьке до контрольного, забивання молотами одиночної дії виробляється заставами по 10 ударів у кожнім, занурення виміряється після кожної застави. При забиванні паль молотами подвійної дії замірюється занурення за 1 хв. Контрольне відмовлення замірюється протягом не менш чим трьох послідовних застав.

Паля, що не дала розрахункового відмовлення, повинна піддаватися контрольному забиванню після «відпочинку» палі в ґрунті. «Відпочинок» збільшує опір палі, особливо в глинистих ґрунтах. У випадку, якщо відмовлення при контрольному забиванні перевищує розрахункову величину, проектна організація встановлює необхідність іспиту паль статичним навантаженням.

Вібропогруження паль. Палі-оболонки і шпунти можуть занурюватися в ґрунт за допомогою вібрації. При відповідному режимі вібрації зменшуються сили тертя між частками ґрунту, що сприяє зануренню палі під дією власної ваги.

Спосіб вибропогруження застосовується в основному при зануренні елементів типу пластинки з малою площею поперечного перерізу і сильно розвинутою бічною поверхнею (шпунт, тонка оболонка з відкритим нижнім кінцем). При зануренні об'ємних тіл (палі суцільного перетину, оболонки з закритим низом), що вимагають не тільки зменшення опору ґрунту на бічній поверхні, але і витиснення його в обсязі тіла, що занурюється, вібропогруження ефективно тільки в слабких ґрунтах.

Палі занурюються за допомогою вібропогружателів, що створюють вертикально спрямовану силу, копра і монтажного крана. Для занурення паль невеликої ваги і довжини застосовуються високочастотні вібропогружателі (частота вібрації 2000 - 2500 кіл/хв, амплітуда 2 - 2, 5 мм) для занурення важких залізобетонних паль і металевих оболонок великої довжини - низькочастотні (400 - 600 кіл/хв, з амплітудою 10 –20 мм).

Вібропогружувач з жорстко приєднаною до корпуса палею підвішуються до гака крана, вантажопідйомність якого приймається в 1, 5 рази більше вантажу, що піднімається. Заданий напрямок палі забезпечується напрямними копра.

Ефективність дії вібрації різко знижується зі збільшенням глибини і нерідко обмежується 8 - 10 м.

При великій глибині занурення доцільно робити методом гідровібрування (вібрацією з підмивом).

Рис. 6.1. Вібровдавлювання паль:

а - схема занурення палі вібровдавлювальним агрегатом ВВПС-20/11; б - схема пристрою лідируючої свердловини; 1 - передня рама; 2 - задня рама; 3 - стріла; 4 -вібропогружатель; 5 - бак з водою; 6 - поршневий насос; 7 - живильна трубка діаметром 25 мм, 8 – наголовник; 9 – відбивач грунту; 10 – труба.

Вібровдавлювання паль. В глинистих і суглинкових ґрунтах найбільш ефективним є метод удавлення паль. Сполучення в одному агрегаті вібрації, що занурює, і пригрузки забезпечує хороше занурення паль.

Удавлюють палі вібровдавлювальним агрегатом ВВПС-20/11, змонтованим на тракторі З-100 з подовженою ходовою частиною (мал. 6.1, а).

Процес занурення залізобетонних паль у глинисті ґрунти вібровдавлюванням складається з наступних операцій: занурення «лідера» для утворення направляючої свердловини, витаскування «лідера» і погру­ження палі в грунт.

Металевий лідер представляє собою трубу діаметром 250 – 260 мм, до низу якої підводиться вода. В верхній частині труби є відбивач і отвір для виходу ґрунту. Після установки агрегату включається поршневий насос, і вода по живильній трубі подається в трубу, у результаті занурення якої утвориться свердловина (мал. 6.1, б). Агрегат установлюється над наступною свердловиною, при цьому в міру погруження труби в грунт, набраний при проходці свердловини, проштовхується по ній нагору і випадає через розвантажувальний отвір. Витрата води на утворення лідерної свердловини складає 0, 08-0, 1 м³. Площа поперечного перерізу лідерної свердловини приймається не більш 50% поперечного переріза палі, збільшення діаметра свердловини зменшує несучу здатність палі. У важких глинистих ґрунтах лідерна свердловина перед зануренням палі заповнюється водою.

При зануренні вібропогружувач кріпиться до палі, після чого паля піднімається нагору так, щоб нижній її кінець знаходився на відстані 400—500 мм від поверхні ґрунту. Трактор з піднятою палею наїжджає на лідируючу свердловину, стріла агрегату ВВПС-20/11 встановлюється в потрібному напрямку. Трос на лівому барабані лебідки змотується, і паля занурюється на 100— 150 мм у направляючу свердловину. У цьому положенні піднімальний барабан стопориться, включається правий привантажувальний барабан, трос натягається, і паля занурюється. Зусилля вдавлення передається на палю через вибропогружівач.

У піщані ґрунти вібровдавлювання паль виробляється без лідируючих свердловин.

Загвинчування паль. У цьому випадку застосовуються гвинтові палі, що складаються з залізобетонного стовбура й однієї чи декількох гвинтових чавунних (чи залізобетонних) лопат.

Несуча здатність такої палі збільшується за рахунок розширеної п'яти (діаметр лопат до 1300 мм). Щоб уникнути ушкоджень залізобетонних стовбурів, що погано працюють на крутіння, палі загвинчуються в ґрунт за допомогою внутрішніх чи зовнішніх інвентарних металевих ключів. Внутрішній ключ застосовується для порожніх паль і являє собою стрижень, що має внизу квадратний перетин, що входить у чотиригранний паз гвинтової лопати. Ключ для зовнішнього загвинчування суцільної палі — сталева труба з зубами внизу, що входять у пази маточини лопати. Залізобетонний стовбур знаходиться усередині ключа.

Палі з порожнім стовбуром застосовуються в ґрунтах слабких і середньої щільності (крутний момент 4—6 тм). Палі із суцільним стовбуром доцільні в щільних ґрунтах (крутний момент 10—13тм).

Загвинчування гвинтових паль з діаметром лопат до 800 мм на глибину 3—4 м (крутний момент до 6 тм) виробляється без додаткового вертикального привантаження лебідками автомобілів ЗИЛ-157, ГАЗ-63 чи трелювальних тракторів ТДГ-40, ТДГ-60.

При загвинчуванні паль лебідками на трелювальному тракторі закріплюється навісне устаткування (мал. 6.2), що складається з патрона, що розкривається, із кронштейном і круговим кабестаном. Трактор встановлюється в місця загвинчування, патрон розкривається, і встановлюється паля з кабестаном. Після закриття патрона на кабестан намотується весь трос лебідки, потім кабестан фіксується на палі минаючим в отвір стовбура штирем.

Занурюється паля обертанням кабестана при змотуванні троса на лебідку трактора.

Гвинтові палі діаметром лопати до 1300 мм і довжиною 6— 8 м (крутний момент до 13 тм) загвинчуються машиною МЗС-13 на базі автомобіля ЯАЗ-214. Продуктивність машини складає 8- 16 паль за зміну.

Рис. 6.2. Занурення гвинтових паль:

1 - патрон, що розкривається; 2 - кронштейн патрона; 3 – круговий кобестан;

4 – трос лебідки трелевочного трактора.

Гвинтові палі великої довжини і під водою занурюються електрокабестаном, що складається з двох редукторів, рами, зубцюватого вінця, муфти і напрямних блоків (мал. 6.3, а). Зубчатий вінець з муфтою крутиться двома електродвигунами, які закріплено нерухомо на редукторах.

Муфта кабестана в нижній частині має пальці, що упираються у виступи на оголовку палі. Через систему направляючих блоків протягнутий безупинний сталевий трос кабестана, утримуючий раму від обертання (мал. 6.3, б).

Перед загвинчуванням на палю надівається направляюче кільце з тросами від трьох лебідок і поліспастом, здійснюється установка палі на місце (мал. 6.3, в). Необхідний нахил палі створюється натягом тросів за допомогою лебідок. Потім кабестан піднімається, муфта закріплюється на оголовку палі і починається занурення палі. Після включення електродвигуна рама кабестана обертається доти, поки не натягнеться трос кабестана і не створиться момент, що крутить, достатній для обертання палі. В міру занурення палі кабестан опускається, тому трос кабестана періодично підтягується лебідкою. Швидкість занурення паль электрокабестаном — 6—8 м/год.

Для загвинчування паль часто застосовуються гідрокабестани — однопоштовхові і безупинної дії.

Величину потрібного моменту, що крутить, для занурення гвинтових паль визначають з наступних умов:

паля не повинна провертатися в ґрунті, тобто обертатися навколо своєї осі без відповідного поступального руху всередину;

паля не повинна прослизати в ґрунті, тобто рухатися поступально всередину без відповідного обертання щодо своєї осі.

Несуча здатність гвинтових паль визначається по величині моменту, що крутить, з урахуванням коефіцієнта опору загвинчування паль.

Занурення паль методом підмиву. Сутність методу складається в розмиві ґрунту у вістря палі водою, що подається по трубах. Вода, піднімаючи нагору, зменшує також тертя палі об ґрунт, і паля занурюється під власною вагою або під тиском ваги молота.

У зв'язних і щільних ґрунтах потрібно великий напір води (8—20 атм) і порівняно невелика її витрата (200— 800 л/хв). У мулистих ґрунтах і пухких пісках вирішальне значення має кількість підмивної води (300-1500 л/хв), тиск води складає 8—15 атм.

Рис. 6.3. Загвинчування гвинтових паль електрокабестаном:

а - схема кабестана: б - схема запасування троса кабестана; в - схема загвинчування палі кабестаном; 1 - електродвигун; 2 - редуктор: 3 - рама; 4 - зубцюватий вінець; 5 - муфта; 6 - трос; 7 - бічне розчалювання: 8 - кабестан; 9 - лебідка; 10 - анкер троса: 11 - поліспаст;

12 - драбина.

У залежності від розташування підвідних труб розрізняють центральний і зовнішній підмиви. Центральне розташування труб доцільно при зануренні паль-оболонок невеликого поперечного перерізу, зовнішнє - для паль хрестоподібного і квадратного перетинів, що мають велику поверхню стикування з ґрунтом.

Труби зовнішнього підмиву кріпляться за допомогою скоб у пазах паль і хрестоподібного перетину або по боках паль квадратного перетину.

При зовнішньому підмиві кількість підмивних труб установлюється з розрахунку одна труба на 1 м периметра палі, але не менше двох труб. Для похилих паль застосовуються три труби, одна з яких встановлюється уздовж верхньої похилої грані, дві інших — з боків палі.

Рис. 6.4. Занурення паль підмивом:

а - конструкція звареного наконечника для підмивної труби; б - схема магістралі для підмиву; 1 - підмивна труба; 2 - гумовий шланг; 3 - магістральна труба; 4 - запобіжний клапан; 5 - манометр; 6 - вентиль; 7 - поршневий насос; 8 - відцентровий насос.

Підмивна труба вгорі має коліно для приєднання до магістралі, а внизу закінчується наконечником з отворами центральним діаметром 18—25 і бічними 6—8 мм, розташованими під кутом 45° (мал. 6.4, а). Схема магістралі для підмиву приведена на мал. 6.4, б.

Для занурення підмивною трубою зондується місце розташування палі. Потім паля встановлюється в потрібному напрямку; при цьому наконечники підмивних труб розташовуються приблизно на 0, 5 м вище вістря палі. Після установки палі включається вода, наконечники підмивних труб опускаються в ґрунт нижче вістря палі на 30—40 см, і починається підмив. Паля плавно опускається за допомогою копрової лебідки до оцінки на 1— 1, 5 м вище проектної. Потім підмивні труби видаляють, і паля домагається молотом без підмиву.

Для підбора устаткування (насосів і силових установок) спочатку визначаються кількість і перетини підмивних труб і магістральної лінії; потім призначаються діаметри отворів у наконечнику, визначаються витрату води і необхідний манометричний тиск у насосах.

Занурення паль за допомогою електроосмосу. Для занурення паль у щільні водонасичені (не менш 8%)ґрунти застосовується електроосмічний спосіб. До погруження чи забиванням вібропогруженням палі підключається від’ємний полюс генератора постійного струму (типу зварювального агрта), а до палі раніше зануреної - позитивний полюс (мал. 6.5, а). Під дією електроосмосу ґрунтова вода тече до палі-катода (що забивається) і зменшує тертя палі до грунту. Перша паля забивається без застосування електроосмосу. На неметалевих палях встановлюють електроди. Вони повинні займати не менш 20% усієї площі поверхні палі. У якостей електродів використовуються смугова сталь і металеві башмаки палі.

Рис. 6.5. Прискорення занурення паль електроосмосом:

а — схема електроосмічного способу прискорення занурення паль; б — схема розміщення паль при зануренні їх зі зміною полярності; в — схема центрального розташування палі-анода; 1 - генератор постійного струму; 2 - рубильник; 3 - запобіжники; 4 - амперметр із шунтом; 5 - вольтметр; 6 - забита паля-анод; 7 - забиваюча палю-катод.

За допомогою електроосмоса палі можуть занурюватися двома способами. Перший спосіб заснований на послідовної забивання паль зі зміною їхньої полярності; забита палю-катод використовується як анод при зануренні наступної палі-катода і т.д. (мал. 6.5, б). При такому переключенні струму прискорюється не тільки занурення паль, але і відновлення міцності ґрунту і несучої здатності палі. По другому способі (мал. 6.5, в)паля-анод забивається в центрі паль-катодів, що занурюються. Цей спосіб застосуємо при кущовому розміщенні паль.

У житловому будівництві для прискорення і підвищення точності занурення паль застосовується палебійна або палевдавлююча установка, змонтована на рухливій мостовій рамі.

Дизель-молот з копром або агрегат для вдавлення паль переміщаються по мостовій рамі уздовж ряду паль, що занурюється, самоходом переміщається по підкранових шляхаха вздовж будівлі.

Зрізання паль. Занурити палі так, щоб їхні оголовки мали одну відмітку, не вдається: оголовки деяких паль руйнуються при забиванні, деякі палі дають необхідне відмовлення раніш передбачуваної глибини занурення.

Для запобігання оголовків паль, що занурюються забиванням, від руйнування застосовуються металеві наголовники. Однак це цілком не забезпечує точності забивання по вертикалі. Тому оголовки паль необхідно зрізати до проектної оцінки. Дерев'яні палі зрізуються дисковими пилками, металеві — автогеном. Залізобетонні палі зрізуються механічним і гідромеханічним способами. При механічному способі різання виробляється обертовим металевим диском, по колу якого наплавлені карборунтові коронки діаметром 628 і товщиною 9 мм. Гідромеханічний спосіб передбачає демонтаж зайвої частини палі роздавлюванням залізобетону зубами за допомогою гідравлічного домкрата.

Рис. 6.7. Мостова установка НІІОМТП для занурення

1 – мостова рама; 2 - занурені палі.

На об'єкті при зануренні паль, паль-оболонок і шпунта ведеться наступна документація: журнал занурення кожної палі і зведена відомість занурених паль; акт динамічного іспиту палі, що включає діаграму відмовлення на кожну соту чи десяту палю.