Портал о строительстве и ремонтных работах

Загальні відомості. Палі — це стрижневі конструкції фундаментів, які передають навантаження від споруди на глибокі міцні шари ґрунту.

Індустріалізація будівництва дала змогу виконувати пальові фунда­менти більш масово, адже в багатьох випадках спорудження підземної частини будинку із застосуванням паль майже виключає трудомісткі земляні роботи.

Палі виготовляють із дерева, бетону, залізобетону, металу, а також із різноманітних комбінацій цих матеріалів.

За технологією влаштування фундаментів розрізняють палі, виго­товлені заздалегідь, із подальшим заглибленням їх у ґрунт, і палі, які виготовляють на місці експлуатації, а також комбіновані.

Палі, виготовлені заздалегідь. До них належать палі, виготовлені на заводах, полігонах, у майстернях; їх доставляють на будівельний майданчик і тим чи іншим методом заглиблюють у ґрунт. Серед них розрізняють циліндричні, призматичні, пірамідальні, з жорстким потов­щенням стовбура, з розширенням стовбура, яке розкривається, з гвинто­вим розширенням.

1-І

%

д

□ A

I 2

Рис. 2.29. Різновиди паль, виготовлених заздалегідь, та їх перерізи: а — циліндрична або призматична; б — слабкопірамідальна; в — пірамідальна; г — з жорстким потовщенням стовбура внизу і вгорі; д — з розширенням стовбура, що роз­кривається; е — з гвинтовим розширенням; 1 — квадрат; 2 — трикутник; 3 — прямокут­ник; 4 — кільце; 5 — двотавр; 6 — круг; 7 — тавр

Циліндричні палі (рис. 2.29, а) можуть бути виготовлені з дерева, залізобетону та металу з поперечним перерізом у вигляді круга або кільця. Довжина таких паль становить 6—16 м без стиків, а зі стика­ми — до ЗО і навіть 90 м. Діаметр паль може бути від 10—15 см до 60 см. Якщо діаметр кільцевих паль перевищує 60 см, то їх називають оболонками. Палі з кільцевим поперечним перерізом заглиблюють у ґрунт як з відкритим, так і з закритим нижнім кінцем.

Призматичні палі (рис. 2.29, а) здебільшого виготовляють із залізо­бетону. Слід зазначити, що метал застосовують тільки після економіч­ного обґрунтування або у будівництві тимчасових споруд. Залізобе­тонні призматичні палі найчастіше бувають завдовжки 4 —16 м без стиків із різними поперечними перерізами.

Палі з квадратним поперечним перерізом зі стороною 25 — 40 см, як правило, армують чотирма поздовжніми стрижнями і поперечними охоп — лювальними хомутами. Внаслідок такого насиченого армування (50 — 150 кг/м3) фундаменти із таких залізобетонних паль економічно менш ефективні, ніж інші типи фундаментів. Застосовують також залізобетонні палі, армовані одним стрижнем, який попередньо напружують. У них на кубічний метр бетону витрачається 5 — 12 кг металу.

Прямокутний поперечний переріз має перевагу перед квадратним у несівній здатності бічної поверхні в зв’язку з тим, що за однакових площ поперечного перерізу периметр прямокутника дещо більший, ніж квадрата. Недоліки — ускладнення під час заглиблення, пов’язані з тим, що орієнтацію палі треба чітко витримувати відповідно до проекту.

Трикутний і тавровий поперечні перерізи мають такі самі переваги, як і прямокутний, але виготовлення паль з такими перерізами склад­ніше. Робота паль з двотавровим перерізом аналогічна роботі паль з прямокутним перерізом, але у цьому випадку досягається значна еко­номія матеріалу. Водночас ускладнене виготовлення такої палі по­требує значних затрат, які нерідко істотно знецінюють запланований ефект.

Виробляють палі пірамідальні і близькі до них за формою (рис. 2.29, 6, в). Останні з конусністю 5 % майже близькі за формою до призма­тичних, але в задовільних за несівною здатністю ґрунтах вони спро­можні сприйняти вертикальне навантаження на 40 — 60 % більше, ніж призматичні.

Пірамідальні палі з розмірами основ 80 х 80 см і завдовжки 2,8 — 3,2 м успішно експлуатують у ґрунтах з високою щільністю. Найбільший ефект ці палі дають у разі роботи на горизонтальні навантаження, особли­во у спорудах, де виникає розпір (наприклад, тришарнірні арки та рами).

Палі з жорстким потовщенням стовбура (рис. 2.29, г) застосову­ють як спеціальні. Розширення стовбура в нижній частині використо­вують у разі вертикального навантаження у шаруватих ґрунтах із дуже слабким поверхневим шаром. Розширення стовбура у верхній частині збільшує несівну здатність палі на горизонтальні зусилля у випадку міцного і твердого верхнього шару ґрунту.

Палі з розширенням стовбура, що розкривається (рис. 2.29, д), дають змогу використовувати властивість ґрунту краще працювати під нижнім кінцем палі, ніж уздовж її бічної поверхні. Такі палі мають різноманітні конструктивні варіанти, але основна суть цих конструкцій зводиться до того, що до нижнього кінця палі на шарнірах прикріплюють дві —чотири плити (лопаті) з металу або залізобетону, які формують спеціальний наконечник.

Наконечник розкриває оператор за допомогою спеціальної штанги або троса. Розкритий наконечник збільшує площу нижнього торця палі у два-три рази, відповідно підвищується його несівна здатність. Якщо застопорити розкритий наконечник, то така паля може успішно працю­вати на виривання.

Палі з гвинтовим розширенням (рис. 2.29, е) виготовляють переважно з металу. В нижньому кінці палі роблять гвинтову спіраль в 1,5 — 2 оберти із листового металу. Діаметр розширення може досягати 1,2 м, а довжина палі — 10 м.

Заглиблення в ґрунт виготовлених заздалегідь паль виконують різни­ми способами: забивають, вдавлюють за допомогою вібрації або роз — мивання грунту водою та загвинчують.

Машини для заглиблення паль — копри (рис. 2.30) — можуть бути змонтовані на автомобілях, тракторах, екскаваторах і гусеничних кра­нах. Крім копрів для заглиблення паль використовують спеціальне копрове оснащення, яке підвішують на звичайний гусеничний кран.

Рис. 2.30. Копри для заглиблення паль:

а — на базі автомобіля; б — на базі екскаватора; / — гідроциліндр піднімання стріли; 2 — стріла; З — молот; 4 — паля; 5 — напрямна молота

Процес заглиблення паль складається з трьох операцій: підняття палі і встановлення її на місце; заглиблення; переміщення агрегату на нове місце. Один агрегат заглиблює в середньому 10 — 20 паль за зміну.

Забивають палі молотами, які підвішують, як і палі, на копрі. Молоти можуть бути механічними, пароповітряними, дизельними, гідравлічни­ми (рис. 2.31).

Механічний молот — це важкий чавунний виливок, який за допомо­гою лебідки піднімають у напрямних стрілах копра на потрібну висоту, а потім, відчепивши його від крюка, скидають на палю.

Пароповітряні молоти можуть бути одиничної дії, якщо ударна час­тина молота падає тільки під дією своєї маси, і подвійної, якщо до сили удару падаючої маси додається тиск повітря або пари.

Рис. 2.32. Установка з вакуумним ан­кером для вдавлювання паль:

1 — оголовок і поліспастове обладнання;

2 — копровий стояк; З — паля; 4 — рама; 5 — вакуумний анкер; 6 — допоміжна опора

Дизельні штангові та труб­часті молоти об’єднують пере­ваги перших двох молотів; вони ефективніші від пароповітряних завдяки автономності.

Гідравлічний молот — аналог пароповітряного, але енергоно­сієм є робоча рідина, яка цирку­лює в замкненій системі. Гідрав­лічний привід може створювати значний тиск (30 — 60 МПа). За однакових площ робочих повер­хонь поршнів цей молот порівня­но з пароповітряним розвиває в 10—100 разів більшу енергію удару по палі. Такі молоти найекологічніші.

Заглиблення паль вдавлюванням виконують у тих місцях, де недопу­стимі динамічні навантаження на ґрунт та на будівлі, які розміщені поряд. Оскільки цей метод застосовують рідко, то машини для нього виготовляють спеціально. Раніше для цього пристосовували платфор­ми з навантаженням у вигляді штучних вантажів або будівельних ма­шин, здебільшого тракторів.

Установка для вдавлювання паль на основі гусеничного крана ДЕК-25 має вакуумний анкер з робочою площею 15 м2. Така установка може розвивати зусилля 1000—1200 кН (рис. 2.32).

Для вдавлювання паль використовують також спеціальне оснащення, яке закріплюють на масивних ростверках і за допомогою гідродомкра­тів вдавлюють палі крізь отвори в ростверку (рис. 2.33).

Палі з малим поперечним перерізом, шпунт або трубчасті палі-обо — лонки з відкритим нижнім кінцем заглиблюють за допомогою вібрації. Цей метод застосовують у водонасичених ґрунтах. Крім вібрації вико­ристовують вібровдавлювання, коли спеціально збільшують масу вібра­тора або через поліспастову систему передають на палю частку маси копрової установки.

У водонасичених ґрунтах заглиблення паль відбувається також під одночасною дією вібрації й удару — віброударний метод. Принцип ро­боти вібромолота — це синхронне обертання двох незрівноважених мас.

Заглиблення паль за допомогою підмивання виконують переважно в гідротехнічному будівництві. Потужні струмені води із сопел, закріп-

Рис. 2.33. Гідравлічний вдавлю — вач паль:

1 — паля; 2 — рухома обойма; З — робочий гідроциліндр; 4 — рама; 5 — ростверк; в — анкер; 7 — гідроциліндр клинового за’ тискача

лених на вістрі палі, розмивають ґрунт, і паля заглиблюється в нього під дією своєї маси. Після заглиблення порожнину навколо палі зами­вають ґрунтом або палю трохи добивають.

Палі, виготовлені на місці їх експлуатації. Виготовлення паль на будівельному майданчику створенням свердловини в ґрунті і заповнен­ням її бетоном запропонував київський інженер К. Страус наприкінці XIX ст. З того часу з’явилося багато різних конструкцій і технологій, які тією чи іншою мірою розвивають цю ідею.

Найчастіше виготовляють такі палі: буронабивні, пневмотрамбовані, частотрамбовані, буронабивні з поліпшеною основою, буронабивні з розширенням, камуфлетні, у витрамбуваних шпарах, буроін’єкційні. В основу технології виготовлення паль покладено способи створення свердловини та укладання бетонної суміші (рис. 2.34).

Свердловини здебільшого бурять шнековим або ківшевим буром, щелепним грейфером або ударно-канатним способом, причому два остан­ніх способи застосовують навіть для буріння в тріщинуватій скелі. Для паль застосовують свердловини діаметром 40 —120 см, завглибшки 8 — 20 м і навіть 35 — 40 м.

Шнековий бур, як правило, має таку саму довжину, як і паля. Його загвинчують у ґрунт на кілька метрів (іноді на всю глибину), а потім

Рис. 2.34. Різновиди паль, виготовлених на місці:

а — буронабивна; б — пневмотрамбована; в — частотрамбована; г — буронабивна з поліпшеною основою; д — буронабивна з розширенням стовбура; е — камуфлетна; є — у витрамбуваній шпарі; 1 — свердлови­на; 2 — трамбівка; З — бетонна суміш; 4 — шлюзова камера; 5 — обсадна труба; 6 — чавунний наконечник; 7 — забивні елемен­ти; 8 — розбурене розширення; 9 — ка — муфлетне розширення; 10 — витрамбу­вана шпара

виймають для обчищення від шла­му; таку операцію повторюють кіль­ка разів.

Ківшевий бур — це вертикаль­ний порожнистий циліндр, на ниж­ньому торці якого є щілини з рі­зальними бортами, а до верхнього торця прикріплено штангу, за до­помогою якої ківш обертається навколо вертикальної осі (в цей час ківш наповнюється ґрунтом крізь щілини в нижньому торці), а також виймається або опускається у свердловину. Для спорожнення ківша нижня його кришка зі щілинами відкривається.

Щелепний грейфер — це порожнистий циліндр. Замість нижнього дна в ньому дві або більше щелепних стулок. Із відкритими щелепами грейфер опускають у вільному падінні в свердловину; щелепами дроб­лять ґрунт, потім за допомогою тросів щелепні стулки закривають, а грейфер з ґрунтом піднімають для спорожнення.

За ударно-канатного буріння у свердловину опускають у вільному падінні з висоти важке долото, яке дробить скелю, а буровий шлам вимивають водою. Для такого буріння застосовують спеціальні машини.

У ґрунтах, які ненадійно утримують стінку свердловини (сипкі, плинні), застосовують буріння в обсадній металевій трубі, яку під час заповнення свердловини бетонною сумішшю можна виймати. Також підтримують стінки свердловини вищим рівнем води у ній, щоб градієнт напору фільтраційних вод був спрямований від свердловини в ґрунт. Проте найчастіше використовують циркулюючий глинистий розчин густиною 1,05 — 1,15 г/см3, який запобігає обвалюванню стінок свердловини і вимиває на поверхню залишки бурового шламу. Для цього поряд зі свердловиною облаштовують глинисте господарство, яке складається із розчинозмішувача, резервуарів, болотних носіїв, трубопроводів і вібро­сит для очищення розчину.

Буронабивні палі (рис. 2.34, а, 2.35) виготовляють за найпростішою методикою: пробурену свердловину заповнюють бетонною сумішшю.

Рис. 2.35. Технологічна схема виготовлення буронабивної палі: а — буріння свердловини; б — зняття бурового кондуктора; в — встановлення арматур­ного каркаса; г — встановлення бункера з бетонолитною трубою; д — наповнення бун­кера бетонною сумішшю; е — піднімання бункера з бетонолитною трубою в міру напов­нення свердловини бетонною сумішшю; є — бетонування оголовка

У сухі свердловини укладають напівжорстку бетонну суміш за допомо­гою бадді з дистанційним розкриттям і трамбують її трамбівкою (див. рис. 2.34, а). Рухомі бетонні суміші подають у свердловину за допомо­гою бетонолитної труби, а останнім часом — труби бетононасоса. Литі бетонні суміші можна скидати у свердловину на глибину 20 м і більше без ризику, що вони розшаруються. В заповнені водою свердловини бетонну суміш укладають за допомогою бетонолитної труби, яку утри­мують заглибленою на 0,8—1 мі виймають із свердловини в міру її заповнення (рис. 2.35).

Пневмотрамбовані палі (рис. 2.34, б) — це ті самі буронабивні палі, виконані в обводнених ґрунтах, але для ущільнення бетонної суміші скважину закривають спеціальною шлюзовою камерою і стисненим повітрям ущільнюють бетон.

Частотрамбовані палі (рис. 2.34, в) найбільше контактують з ґрун­том, ґрунт не вибурюється, а розсувається й ущільнюється металевою трубою діаметром 42 см. Нижній кінець труби закривають чавунним наконечником, який потім залишають у ґрунті. Трубу поступово наповню­ють бетонною сумішшю і одночасно виймають за допомогою пневмомо — лота подвійної дії. Труба при цьому виконує зворотно-поступальний рух, що зумовлює трамбування бетонної суміші. Такі палі за своїми основними якостями подібні до забивних.

Буронабивні палі з поліпшеною основою (рис. 2.34, г) виникли у зв’яз­ку з тим, що досить високий опір ґрунту нижньому кінцю буронабивних паль використовується не повністю внаслідок розпушування дна свердло­вини або обсипання ґрунту зі стінок. Особливістю цих паль є те, що дно свердловини перед бетонуванням трамбують або у нього забивають кілька маленьких (20 х 20 см завдовжки 2 м) паль зі скошеним вістрям, через це вони розходяться в різні боки, створюючи зону ущільнення ґрунту.

Розширення стовбура буронабивних паль (рис. 2.34, д) (в нижній частині або з кількома розширеннями) збільшує їх несівну здатність. Вісесиметричне розширення свердловини виконують після її виготов­лення за допомогою спеціального розширювача, який обертається нав­коло вертикальної осі. Під розширювачем підвішують баддю для зби­рання розпушеного ґрунту. Розширення роблять досить великі — 1 — З м у діаметрі.

Камуфлетні палі (рис. 2.34, е) — це буронабивні палі з розширен­ням стовбура, зазвичай у нижній частині, яке виконується за допомогою вибухових речовин. Ґрунт на стінах камуфлету, а також на деякій глибині значно ущільнюється, що підвищує несівну здатність палі.

Палі у витрамбуваних иіпарах (рис. 2.34, є) влаштовують у сухих макропористих (лесових) ґрунтах. Спеціально виготовлену трамбівку масою 5— 10 т еліпсоїдної форми по напрямних, а іноді й без них, ски­дають із висоти 3 —7 м в одне і те саме місце. За 20 — 30 хв витрамбо­вується шпара діаметром 0,8—1,2 м, завглибшки 3 —8 м. Іноді у шпару втрамбовують 1,5 — 2 м3 щебеню. Палі, виконані в такий спосіб, мають досить високу несівну здатність і можуть конкурувати із забивними за відносними показниками.

Буроін*єкційні палі (рис. 2.36) виготовляють за технологією фірми «Солетанж». Шнековий бур з осердям-бетонопроводом забурюють на всю глибину палі. До верхнього фланця осердя-бетонопроводу шнеко­вого бура підключають гнучкий бетонопровід від бетононасоса, який

нагнітає бетонну суміш крізь шнек до забою свердловини.

Одночасно з нагнітанням бе­тонної суміші до свердлови­ни буровий орган піднімають на поверхню. В цій технології особливо важливо узгодити об’єм поданої бетонної сумі­ші та швидкість підйому бура, щоб не створити розрив у тілі палі.

Комбіновані палі. До комбінованих належать палі, конструкція яких містить елементи, виготовлені заздалегідь, з подальшим заглибленням їх, і елементи, які виконуються на місці.

Серед них розрізняють: буроопускні, камуфлетні зі збірним стовбу­ром і ґрунтові анкери.

Залізобетонні елементи буроопускних паль (рис. 2.37, а) готують у заводських умовах; вони мають вигляд циліндрів діаметром 0,4 —0,8 м, завдовжки 3-6 м. Циліндри опускають краном у пробурені свердло­вини, діаметр яких на 3 —5 см більший, ніж діаметр паль. Після вста­новлення їх на палі монтують потужні вібратори, які працюють у ре­жимі трамбування. Трамбування ґрунтів у спеціальному режимі при­водить до того, що паля контактує з ґрунтом по всій поверхні, але зали­шається на заданій позначці за висотою.

Буроопускними також називають звичайні призматичні палі, які опус­кають у пробурені у вічній мерзлоті свердловини, а потім заливають ґрунто-водяною сумішшю (рис. 2.37, б), яка через деякий час замерзає, чим забезпечує міцний зв’язок палі з ґрунтом.

Камуфлетні палі зі збірним стовбуром (рис. 2.37, в) влаштовують так само, як камуфлетні монолітні, але відразу після заповнення ка­муфлету бетонною сумішшю у скважину вставляють збірну палю або стояк, який створює збірний стовбур палі.

Ґрунтові анкери (рис. 2.37. г) використовують найчастіше в умовах реконструкції.

Бурова штанга — це ін’єктор з багатьма отворами на бічній по­верхні, через які в навколишній ґрунт нагнітають цементний розчин. Ін’єктор залишається у ґрунті і слугує арматурою палі.

Контроль якості робіт. Якість улаштування паль контролюють у кілька етапів під час виконання робіт. Контролю підлягає правильність винесення в натуру місця розташування паль і вертикальна прив’язка їх. Перед заглибленням паль перевіряють відповідність усіх конструкцій, матеріалів і виробів, які надходять на будівельний майданчик, проект­ним вимогам.

Під час заглиблення паль ведуть спеціальний журнал, в якому зазна­чають усі технологічні особливості, кількість ударів молота на кожний метр заглиблення, а також фіксують пошкодження палі.

Разом із улаштуванням буронабивних паль виготовляють і випробо­вують контрольні кубики з того самого бетону, що й палі, для оцінки його якості.

Після влаштування паль виконують фактичну геодезичну зйомку їх місцеположення.

Контролюють також несівну здатність паль. Для цього на деяку кількість їх (до 3 %) діють статичним навантаженням або випробову­ють їх динамічним способом (вибірковим добиванням).

Техніка безпеки. Правила поведінки працівників під час улашту­вання паль регламентуються СНиП ІИ-4-80 «Техника безопасности в строительстве». Основні з них стосуються техніки безпеки під час ро­боти на будівельних машинах. Так, потрібно уважно стежити за стійкістю копра, не перевантажувати його; під час підтягування паль підвішений молот слід обов’язково зафіксувати.

Пробурені свердловини відразу закривають спеціальними люками, а місця їх розміщення огороджують.

Комментарии закрыты.