Ударный метод погружения свай основан на забивке свай молотами—механическими, паровоздушными одиночного и двойного действия и дизель-молотами, которые работают с копрами или мобильными копровыми (сваебойными) установками, обеспечивающими направленное движение сваи и молота и механизацию вспомогательных операций.
Этим методом можно погружать различные железобетонные сваи (сплошные, трубчатые, крестообразные), а также деревянные сваи, деревянный и стальной шпунты.
Процесс забивки сваи состоит из следующих операций: перемещения (переезда) сваебойной установки к месту погружения очередной сваи; установки и выверки, подтаскивания, подъема сваи и установки ее в плане в проектное положение; забивки сваи; измерения погружения сваи; динамического ее испытания.
В конце забивки с помощью подвесных молотов и паровоздушных молотов одиночного действия, когда острие сваи погружено приблизительно до проектной отметки или получен проектный отказ, забивку производят «залогами» по 10 ударов в каждом. При забивке свай молотами двойного действия и дизель-молотами считать удары (из-за их большой частоты) практически невозможно. В этих случаях за отказ принимают величину погружения сваи за 1 мин. Отказы измеряют с погрешностью не более 1 мм.
Сваи, не давшие контрольного отказа после перерыва продолжительностью 3...4 дня, подвергают контрольной добивке. Если глубина погружения сваи не достигла 85% проектной, а на протяжении трех последовательных залогов получен расчетный отказ, необходимо выяснить причины этого явления и согласовать с проектной организацией порядок дальнейшего ведения свайных дорогим и трудоемким является способ статических нагрузок, требующий к тому же проведения длительных испытаний. При . динамическом способе определяют несущую способность сваи в зависимости от энергии удара свайного погружателя при бивке. Отказы при этом способе устанавливают с помощью отказомеров, которые можно ставить на грунт или подвешивать сваю.
Железобетонные сваи без поперечного армирования можк гружать в песчаные и глинистые грунты полутвердой консистенции.
Наклонные сваи забивают сваебойными установками, направляющие мачты которых могут быть установлены с наклоном.
Металлические шпунтовые сваи (металлический шпунт) лучше всего погружать пакетами, состоящими из двух-трех шпунтов, объединенных общим наголовником.
Для погружения деревянных свай и шпунтов не требуется мощных сваебойных установок. В этих случаях часто применяют передвижные деревянные копры с подвесными молотами. Подтаскивают и поднимают такие сваи с помощью стропов.
Если бревна, из которых готовят сваи, имеют недостаточную длину для получения сваи длиной, предусмотренной проектом, их наращивают с помощью стыков различных типов: впритык к трубе и др. Устройство стыков является весьма трудоемкой операцией и, кроме того, как правило, приводит к образованию слабых мест в свайном сооружении.
При вибрационном методе сваю погружают с помощью вибрационных машин, оказывающих на сваю динамические воздействия. Эти воздействия позволяют преодолеть сопротивление трения на боковой поверхности сваи, лобовое сопротивление грунта, возникающее под острием сваи, и погрузить сваю на проектную глубину.
Вибропогружатель, представляющий собой электромеханическую машину вибрационного действия, подвешивают к мачте сваепогружающей установки () и соединяют наголовником со сваей.
Действие вибропогружателя основано на принципе, при котором вызываемые дебалансами вибратора горизонтальные центробежные силы взаимно ликвидируются, в то время как вертикальные суммируются.
Амплитуда колебаний и масса вибросистемы (вибропогружатель, наголовник и свая) должны обеспечить разрушение структуры грунта с необратимыми деформациями.
При выборе низкочастотных погружателей (420 колебаний в 1 мин), применяемых при погружении тяжелых железобетонных свай и оболочек (трубчатых свай диаметром 1000 мм и более), необходимо, чтобы число, выражающее момент эксцентриков в кг-м, превосходило число, выражающее массу вибросистемы, не менее чем в 7 раз для легких грунтов и в И раз для средних и тяжелых грунтов.
При вибрационном погружении в глину или тяжелый суглинок под нижним концом сваи образуется перемятая глинистая подушка, которая вызывает значительное (до 40%) снижение несущей способности сваи. Чтобы устранить возникновение этого-явления, сваю погружают на заключительном отрезке длиной 15...20 см ударным методом.
Для погружения легких (массой до 3 т) свай и металлического шпунта в грунты, не оказывающие большого лобового сопротивления под острием сваи, применяют высокочастотные (1500 и более колебаний в 1 мин) вибропогружатели с подрессоренной пригрузкой, которые состоят из вибратора и присоединенного к нему с помощью системы пружин дополнительного груза и приводного электродвигателя ().
Вибрационный метод наиболее эффективен при несвязных водонасыщенных грунтах.
Применение вибрационного метода для погружения свай маловлажные плотные грунты возможно лишь при устройстве лидирующих скважин, т. е. при предварительном выполнении другого процесса, требующего буровых механизмов.
Более универсальным является виброударный метод погружения свай с помощью вибромолотов, которые по виду привода разделяются на электрические, пневматические, гидравлические » вибромолоты с двигателем внутреннего сгорания
Наиболее распространенные пружинные вибромолоты () работают следующим образом. Вибровозбудитель при вращении валов с дебалансами в противоположных направлениях совершает периодические колебания. Когда зазор между ударником вибровозбудителя и сваей меньше амплитуды колебаний вибровозбудителя, ударник периодически ударяет по наковальне наголовника сваи.
Вибромолоты могут самонастраиваться, т, е. увеличивать энергию удара с повышением сопротивления грунта погружению свай.
Масса ударной части (вибровозбудителя) вибромолота применительно к погружению железобетонных свай должна быть не менее 50% массы сваи и составлять 650...1350 кг.
Контроль качества свайных фундаментов
Правильность забивки свай контролируют по разбивочным осям. Допускаемые отклонения, зависящие от применяемых конструкций, регламентируются СНиПами. В процессе забивки свай в журнале регистрируют все условия погружения и контрольный отказ, замеренный в трех последовательных залогах. Сваи, давшие проектный отказ, не дойдя до проектной отметки погружения, обследуют и по согласованию с проектной организацией либо продолжают погружать, либо заменяют другими сваями, забиваемыми во вновь назначенных местах.
Несущую способность забитых свай проверяют пробной добивкой. Набивные сваи контролируют по прочности контрольных бетонных кубиков. Несущая способность всех видов свай может быть установлена контрольным динамическим испытанием отдельных свай или статической нагрузкой. По результатам динамических и статических испытаний свай в случае необходимости вносят коррективы в проектные решения.
