Метод вибрационного погружения отличается от ударного или виброударного тем, что при вибропогружении свай необходимо иметь жесткое скрепление погружаемой сваи с вибропогружателем. Эта особенность вызвала новую технологию работ, основой которой является скрепление сваи или шпунта, находящегося в горизонтальном положении на уровне земли или на специальных подмостях, с вибропогружателем и одновременный подъем вибропогружателя со сваей.
Для этих целей используются стреловые краны на гусеничном, автомобильном или железнодорожном ходу и свайные копры. Нужное направление вибратору и жестко связанной с ним свае придается перемещением их по направляющей раме, прикрепленной к стрелке крана, или по стреле копра.
На рис. 1, а показана схема присоединения направляющей рамы вибропогружателя без подрессоренной пригрузки к стреле копра. Направление вибропогружателя фиксируется с помощью четырех роликов, установленных для этой цели на его корпусе. Если вибропогружатель подвешивается к крану (рис. 1,6), то для направления вибратора служит подвесная стрела. Опыт показал, что вибраиогружателями можно забивать не только вертикальные, но и наклонные сваи.
Для работ по вибропогружению металлического шпунта, кроме вибропогружателя, в состав основного оборудования входят грузоподъемный кран или свайный копер, электрооборудование к вибропогружателю, такелаж, оборудование для бензогазорезми металла, легкие переносные лестницы, а также иструмент для эксплуатации механизмов и ухода за ними.
Вибропогружатель зацепляется подвеской предохранительному стропу, который подвешивается за крюк крана, причем крюк оборудуется запорным устройством, исключающим самопроизвольное снятие стропа. Электрокабель вибропогружателя подвешивается стреле, чтобы он не мешал подъему, спуску крюка и повороту крана.
Рис.1. Схема присоединения вибропогружателя к стеле копра.
а - присоединение рамы вибропогружателя: l - вибропогружатель, 2 - направляющие ролики, 3 - швеллеры № 20направляющей рамы, 4 - стрела копра, 5 - соединительные планки, б - установка направляющих стрел.
Подготовка шпунтовых свай к вибропоружению заключается в осмотре сваи и ее замов, обрубке заусениц и наплывов на торцах сваи и ее замках, разметке по шаблону и вырезке отверстия в голове сваи для скрепления ее с наголовником вибропогружателя.
Вырезка отверстия (окна) в голове сваи должна выполняться тщательно, ибо при неправильно вырезанных отверстиях не обеспечивается жесткое соединение сваи с вибропогружателем, что влечет за собой снижение скорости погружения и поломку наголовника вибропогружателя, а иногда даже стенки шпунтовой сваи выше окна.
Отверстие должно быть строго согласовано с размерами наголовника вибропогружателя. На рис. 2 приводятся размеры отверстия в металлических шпунтовых сваях.
После вырезки отверстия (автогеном или бензогазорезкой) верхние грани его выравниваются зубилом.
Вибропогружение металлических трубчатых свай (диаметром до 300 мм), закрытых снизу, осуществляется теми же приемами, что деревянных и легких железобетонных. Отличие заключается в конструкции приспособления для жесткого присоединения погружаемого элемента к вибропогружателю.
Практика показала, что можно легко приспособить наголовник, предназначенный для деревянных свай, к соединению вибропогружателя с трубчатыми стальными сваями. Для этого достаточно к подвижной тарелке приварить балочку, длина которой несколько превышает ширину сваи.
Дополнительная легкая балочка такой же длины, изготовленная из швеллеров, заводится в специально вырезанные квадратные отверстия в верхней часта сужаемой трубчатой сваи.
Для вибропогружения тяжелых (свыше 2 т) железобетонных свай (сплошного сечения или полых) в настоящее время используются вибропогружатели ВП-1 и ВП-3 (продольного действия, при котором колебания производятся только вверх и вниз).
Рис. 1. Присоединение вибропогружателя к железобетонной свае
1 — свая; 2 — рабочая арматура сваи; 2 — конус; 4 — конусный стакан вибропогружателя; 5 — конусная плита
Особенность погружения тяжелых железобетонных свай заключается в том, что вибропогружатель и свая поднимаются раздельно. Вначале обычно поднимают вибропогружаель, затем сваю, удерживая ее на тросе.
После скрепления с погружателем свая при погружении удерживается в вертикальном положении стрелами копра, но которым движутся оправляющие ролики погружателя.
Для скрепления железобетонных свай с вибраторами может применяться наголовник конструкции К.Г. Протасова и Б. П. Татарникова (рис. 1). Он представляет собой конусное замозаклинивающееся приспособление, стоящее из стакана с конусным гнездом, соединенным с днищем вибратора, и конуса, закрепленного на плите, которая болтами крепится к свае.
Этот способ состоит в том, что свая нагружается весом пригрузочных плит или подвергается иному усилию (например давлению гидравлического домкрата), достаточному для преодоления сопротивления грунта.
Под действием такой силы свая должна дойти до заданной отметки и прочно выдержать проектную нагрузку. Этот способ может быть использован в тех случаях, когда в целях сохранности конструкций и оборудования, находящихся вблизи погружаемой сваи, нельзя допускать никаких сотрясений и ударов.
Рассматриваемый метод трудно осуществим, когда продвижению сваи препятствуют плотные слои грунта или всякого рода твердые включения.
Наиболее благоприятные условия обеспечиваются: при слабых грунтах, при погружении сваи на небольшую глубину и открытых снизу свай-оболочек. Задавливание с одновременным подмывом при соблюдении всех необходимых мер предосторожности может обеспечить успешное погружение сваи.
Вибропогружение в грунт железобетонных сай-оболочек производится вибропогружателями ВП-6, НВП-56, ВПУ-А и ВПУ-Б. Крепление вибропогружателя к оболочке осущетавляется при помощи сварных наголовников. Последние по форме представляют собой усеченные конусы, сваренные из листовой стали и усиленные ребрами. В верхней и нижней плоскостях они имеют фланцы. У верхнему фланцу болтами крепится вибрато. Нижний фланец крепится болтами к стальному верхнему кольцу сваи-оболочки.
При изготовлении сваи-оболочки к верхнему ее кольцу привариваются шпильки с ботовой нарезкой. Они размещаются в соответствии с болтовыми отверстиями нижнего фланца наголовника. Для разметки шпилек обычно используется шаблон (из тонкой стали), все размеры и отверстия которого точно соответствуют фланцу.
Иногда при погружении оболочек требуется одновременно удалить грунт из внутренней плоскости оболочек. Для этого грунт размывается водой. Вода и грунт из глубоких колодцев извлекаются эрлифтом. Работа последних основана на том, что в одну трубу, опущенную в скважину, вставляют другую трубу, по которой подается сжатый воздух ниже горизонта воды. Образуется смесь воздуха с водой, имеющая объемный вес меньше, чем вода в скважине. Таким образом, при непрерывной подаче воздуха воздушная смесь будет подниматься вверх по трубе и, достигнув ее устья, изливаться из трубы.
Работы выполняются в следующем порядке. На свае-оболочке закрепляется наголовник и во внутреннюю полость устанавливаются эрфлит и трубка для размыва грунта, после чего свая помещается на место ее погружения и расчаливается тросами от лебедок. Затем подключается воздушный (для эрлиэта) и водяной шланли, вибропогружатель устанавливается краном на голову оболочки л включается электродвигатель вибропогружателя, при этом свая-оболочка погружается в грунт.
Если на некоторой глубине образуется грунтовая пробка, погружение останавливается. Тогда при помощи эрфлита выбирают грунт из оболочки (на глубину 40—50 см ниже ножа оболочки), вновь включают электродвигатель и движение сваи возобновляется до образования новой пробки; таким образом, цикл повторяется, пока свая не дойдет до заданной глубины.
Хорошие результаты погружения трубчатых свай диаметром 400 мм, длиной 6 м, :со стенками в 60 мм получены при устройства монолитного бетонного ростверка для пятиэтажных.
Сваи сначала забивал вибропогружателем ВПП-2, но его работа была малоэффективной, так как грунт оказался насыпным и сваи при погружении наталкивались на кирпичи, доски, бревна в другие предметы. Для дальнейшей забивки свай был применен дизель-молот С-268. Работы были выполнены за 21 машино-смену. что более чем в два раза превышает нормативные данные.
При применении вибропогружателей В-104 и В-108 свая опускается на грунт и подъемный трос крана ослабевает; тогда вибрации передаются стреле. При этом свая погружается в грунт под действием собственного зеса и веса вибропогружателя.
При работе по вибропогружению свай бригадир обязан систематически проверять правильность положения погружаемой сваи и производить контрольные промеры, особенно в начальной стадии работы. При контрольных промерах пользуются отвесом.
Вибропогружение шпунта при помощи копров менее удобно, чем кранами, вследствие малой маневренности копров; только применение более современной технологии позволяет с успехом пользоваться и копрами, особенно универсальными.
На рис. 1 дана примерная схема организации работ по погружению шпунта вибропогружателем ВПП-2 при помощи универсального свайного копра. В этом случае подтаскивание шпунта к копру и укладка его для захвата вибропогружателем производится свайным тросом копра или вспомогательным краном.
Работа по погружению сваи при этом аналогична схеме забивки шпунта ударными молотами. Вибропогружатель, не соединенный с направляющими стрелами копра, поднимается в верхнее положение, затем свайным тросом поднимают шпунтовую сваю и заводят ее в замок ранее погруженной. После этого вибропогружатель опускается на голову сваи.
Двое рабочих, находящихся на боковых площадках копра, заводят клин в отверстие сваи, скрепляя ее с наголовником вибропогружателя, и снимают свайный трос, после чего начинается погружение сваи в грунт. При работе вышеуказанным способом для предотвращения веерных отклонений и «завалов» стенок на копер или от копра рельсы, по которым передвигается копер, должны быть уложены так, чтобы ось вилки наголовника подвешенного вибропогружателя примерно совпадала с осью стенки и ось погружаемой сваи, заведенной в замок соседней, ранее погруженной, была бы строго отвесной.
Рис. 1. Схема организации работ по погружению шпунта
1 — вибропогружатель; 2 — шпунт; 3 — копер
Вибрационное погружение (весом до 2 т) производится в основном тем же оборудованием, что и шпунта; при этом грузоподъемность крана или копра должна соответствовать общему весу сваи и вибропогружателя, высота подъема крюка — длине погружаемых свай вместе с присоединенным к ней зибропогружателем.
Подготовка деревянных свай к вибропогружению заключается в обработке головы для закрепления в наголовнике вибропогружателя. Обработка заключается в том что верхний конец сваи отпиливается перпендикулярно ее оси и стесывается на два каната по длине около 0,5 м (рис. 2). В затесанной плоскости просверливается отверстие диаметром 51 мм на расстоянии 350 мм от торца.
Работы по вибропогружелию протекают в такой последовательности: устанавливают кран или копер с вибропогружателем на место погружения сваи. Затем ее подтаскивают и соединяют с наголовником вибропогружателя при помощи шкворня (болта).
После этого поднимают вибропогружатель вместе со сваей, и включив элекг» двигатель вибратора, погружают сваю до требуемой глубины. Затем освобождают наловник от сваи и переставляют кран ил пер к месту погружения следующей сваи
Рис. 2. Схема заделки головы деревянной сваи под вибропогружатель
Вибропогружение брусчатого деревянного шпунта производится в основном теми же приемами и в той же последовательности, что и деревянных свай. Несколько отличается только погружение шпунта пакетами.
В этом случае успешно применяются вибропогружатели ВПП-4А, ВПП-2, В-108, ВПГ-5, которые легко переводятся в горизонтальное положение. Процесс работ аналогичен погружению металлического шпунта с той лишь разницей, что способ крепления пакета с вибропогружателем несколько иной и производится с помощью специального наголовника.
Железобетонные легкие сваи скрепляются с вибропогружателем с помощью стального колпака с отверстием диаметром 52 мм для соединительного шкворня.
