Погружение свай при помощи молота или вибропогружателя иногда встречает значительные сопротивления со стороны грунта. Это проявляется особенно сильно при большом поперечном сечении сваи, глубоком ее погружении и при плотных глинистых грунтах или чистых крупнозернистых песках и т. д. Такие препятствия в ряде случаев можно успешно преодолеть при помощи подмыва.
Сущность этого способа заключается в том, что при действии струи воды, нагнетаемой под сильным давлением и вытекающей у острия сваи, окружающий сваю грунт разрыхляется. Благодаря этому лобовое сопротивление продвижению сваи значительно падает. А так как нагнетаемая вода пробивает себе дорогу на поверхность грунта через зазор между боковой поверхностью сваи и грунтом, то значительно понижается и боковое трение.
В итоге погружение сваи в некоторые грунты облегчается настолько, что свая опускается только под действием легких ударов молота, а иногда — только собственного веса или веса сваи и поставленного на нее молота.
Наиболее часто применяют комбинированный способ погружения свай — сначала пользуются подмывом, а когда свая не доходит на 1—1,5 м до проектной отметки, подачу воды прекращают, а сваю доводят до заданной глубины ударами молота или путем включения вибропогружателя Благодаря этому нижний конец. сваи плотно входит в слой неразрыхленного грунта.
Иногда подмыв используется параллельно с работой молота (вибропогружателя), реже попеременно. В практике нашел применение способ предварительного подмыва, при котором тяжелые грунты были разрыхлены на глубину в 3,5—4,5 м путем погружения трубы (диаметром 50 мм), через которую в грунт нагнеталась вода. После такого рыхления грунта сваи, в особенности шпунт, погружаются значительно быстрее. При погружении свай в гравелисто-песчаные грунты весьма эффективным приемом оказалось применение сжатого воздуха при одновременном подмыве.
После прекращения размыва разрыхленный грунт постепенно уплотняется, плотно прилегает к поверхности свай, чем обеспечивается трение примерно такое же, которое возникает в результате погружения сваи без подмыва, а несущая способность свай, опущенных с подмывом, оказывается во многих случаях нисколько не меньше, чем забитых без подмыва. Наилучшие результаты достигаются в чистом песке, который весьма быстро уплотняется после прекращения подачи воды. Однако для достижения требуемого отказа подмыв обычно производят не до полной глубины и на последнем метре сваю погружают без подмыва.
Рис. 1. Погружение свай подмывом
Для подачи воды к острию сваи служат подмывные трубки: иногда — одна, забетонированная по оси железобетонной сваи; чаще — две, расположенные по противоположным сторонам сваи (рис. 1). Иногда применяются и четыре трубки. В полых металлических сваях эти трубки помещаются внутри оболочки сваи и выступают из последней через ее коническую часть (рис. 2), либо располагаются в самом острие.
Во всех случаях трубки, подающие воду под напором, должны быть размещены симметрично, иначе свая отклонится от заданного направления. С другой стороны, при отклонении сваи правильность ее погружения восстанавливается уменьшением подачи воды в трубку с той стороны, в которую свая наклонилась.
В большинстве случаев пользуются трубками диаметром 50—65 мм и устраивают их таким образом, что они могут свободно перемещаться вдоль сваи. Нижние концы трубок опускаются ниже острия сваи примерно на 20 см и заканчиваются наконечниками-соплами (рис. 2, б) с выходным отверстием диаметром 10—20 мм, что способствует увеличению скорости вытекающей воды и, следовательно, ее размывающей силе Наконечники, помимо центрального отверстия, имеют восемь боковых отверстий диаметром 8 мм.
Рис. 2. Подмывные рубки
а — схемы расположения: 1 — прикрепление трубки к деревянной свае; 2 — сопряжение трубки с металлической полой сваей; б — наконечник
Наконечники соединяются с трубками нарезкой. Для предохранен трубок от засорения необходимо подачу воды под напором поддерживать непрерывно течение всего периода погружения сваи.
В некоторых случаях наконечник плотно приваривается к конусу сваи. В таких случаях пoдмывная трубка соединяется с наконечником нарезной муфтой. Это позволяет по окончании опускания свай вывернуть трубки и использовать их вторично; сам же конусный наконечник вместе со сваей остается в грунте. Верхний конец трубок гибким шлангов соединяется с насосом.
В зависимости от вида грунта вода должна поступать под давлением от 3 ати (при песке) до 15 ати (при тяжелых глинистых грунтах); при глубине погружения свай до 35 м может потребоваться даже напор в 20—25 ати.
Кроме того, при погружении свай на глубину более 20 м недостаточно подавать вод;, только к острию; приходится подавать ее еще в одном или нескольких местах по высоте свай.
Расход воды составляет от 300 до 1000 л/мин на одну сваю. В связных грунтах требуется больший напор воды и сравнительно меньший ее расход. В песках, наоборот, решающее значение имеет количество подаваемой воды.
Скорость последней должна быть достаточной для взвешивания частиц грунта и придания ему текучести, а объем — для образования и поддержания взрыхленной массы грунта. В итоге, необходимы мощные насосные установки, обеспечивающие высокие напоры и обильную подачу воды.
Необходимый напор и количество воды окончательно устанавливаются на месте работ опытом.
После прекращения подмыва перед окончательной добивкой сваи трубки вынимаются.
Преимущества способа подмыва весьма существенны и состоят в следующем: а) имеется возможность погружать сваи в грунт на глубину, при которой свайная бойка без подмыва практически неосуществима;
б) сваи опускаются в грунт без ударов и сотрясений или с незначительным сотрясением, не оказывающим вредного влияния на расположенные вблизи места забивки сооружения и оборудование;
в) уменьшение сопротивления грунта забивке свай позволяет применять молот меньшего веса; при этом головы свай не подвергаются разрушению;
г) имеется возможность преодолеть отдельные препятствия, встречаемые при прохождении слоев грунта; даже в грунтах с валунами можно с успехом погружать сваи с подмывом, так как вода, вынося частицы грунта, дает возможность свае отодвинуть камень.
При использовании способа подмыва необходимо обратить внимание на то, чтобы не произошел размыв грунта соседних зданий, сооружений и вокруг соседних свай.
Применение подмыва особенно целесообразно в следующих случаях.
1. Погружение свай и шпунта в песчаные и гравелистые грунты на глубину более 6 м рекомендуется, как правило, производить с применением подмыва. Действие водяной струи на песок очень ценно, так как именно чистый песок оказывает весьма значительное сопротивление погружению свай.
2. Если погружение легких свай и шпунтов на заданную глубину вибраторами или легкими молотами затруднительно, то рекомендуется не производить забивку при помощи тяжелого оборудования, а использовать подмыв.
3. При забивке длинных деревянных свай в плотные грунты довольно часто происходит повреждение свай. В этих случаях подмыв позволяет быстро погрузить сваю без нарушения ее несущей способности и прочности.
4. Большой эффект дает применение подмыва при погружении тяжелых железобетонных свай, вес которых доходит иногда до 30 т. Погружение таких свай способом забивки требует применения молота исключительно большой мощности и сопряжено со значительными трудностями.
