Ключевые слова: погружение свай, мерзлый грунт, оттаивание грунта, зимний период, глубина промерзания, разрушение грунта.
В последние десятилетия строительство многоэтажных зданий становится всё более и более востребованным. По периферии городов строятся огромные многоэтажные жилые комплексы, а ближе к центру — крупные бизнес-центры.
Одним из самых сложных и ответственных этапов строительства многоэтажных зданий является устройство фундамента. Для подобных зданий чаще всего применяются свайные фундаменты в связи с их высокой несущей способностью и экономичностью. Но в процессе устройства свайного фундамента строители зачастую сталкиваются с рядом проблем, для решения которых необходим комплексный подход и не малый опыт ведения свайных работ. В средней полосе России одной из наиболее часто встречающихся проблем является погружения свай в мёрзлые грунты при их сезонном промерзании. Погружение свай в зимний период требует проведения дополнительных операций, использования дополнительного оборудования, увеличения трудоемкости, продолжительности, а значит и стоимости работ.
Если глубина промерзания грунта не превышает 0,7 метра, то для погружения свай достаточно использовать более мощные молоты и вибромолоты. Единственным недостатком будет снижение производительности установок и увеличение продолжительности строительства. Если же глубина промерзания превышает 0,7 метра, для погружения свай необходимо создавать условия, приближенные к летним.
Самым простым и дешевым способом является предотвращение промерзания грунта в зимний период. Достигается он путем заблаговременного утепления участков, на которых будет в дальнейшем производиться погружение свай. В качестве утеплителей можно использовать подручные материалы, такие как опилки, солому и другие материалы с низкой теплопроводностью.
Так же для упрощения погружения свай производится механическое разрушение грунта в месте установки сваи. Разрушение грунта происходит следующими методами: резка грунта, ударное разрыхление и обработка рыхлителями.
При резке грунта используют навесные режущие ковши с особой формой и длиной зубьев (рис.1), позволяющей максимально эффективно резать мерзлые грунты, а так же специальные режущие цепи.
Рис. 1. Экскаватор с захватно-клешевым рабочим органом: а — однозубым, б — трехзубым
Ударный метод включает в себя применение массивных ударных клиньев, которые крепятся на стрелах экскаваторов. Но существенным недостатком данного способа является быстрый износ самих экскаваторов. Если же слой мерзлого грунта достаточно тонкий, то его можно разрыхлить при помощи отбойных молотков.
Наиболее эффективным с экономической точки зрения можно назвать способ рыхления мерзлого грунта с помощью навесных тракторных рыхлителей (рис.2), которые устанавливаются на гусеничных машинах.
Рис. 2. Рыхлитель непрерывного действия: 1 — гидромотор; 2 — рама; 3 — сменные зубья; 4 — корпус головки
Оттаивание грунта так же может производиться различными методами: электропрогревом, огневым и термохимическим.
При электропрогреве грунта используются ТЭНы (тепловые электронагреватели) и другие похожие по принципу действия электронагреватели. При включении мерзлого грунта в электрическую цепь вместе с элементами электропрогревателя выделяемое тепло позволяет прогреть грунт в месте погружения сваи. Самые распространенные на сегодняшний день способы: поверхностный горизонтальный (рис.3,а) и глубинный вертикальный (рис. 3, б).
Рис. 3. Схема электропрогрева грунта: а — горизонтальными электродами; б — вертикальными электродами; 1 — мерзлый грунт; 2 — электроды; 3 — утеплитель (опилки)
В случае горизонтального прогрева электроды располагаются горизонтально на расстоянии около 40 сантиметров друг от друга в слое опилок, пропитанным растворами, позволяющими повысить электропроводность (поваренная соль, хлористый кальций). Опилки в свою очередь передают тепло грунту, который по мере оттаивания включается в цепь, благодаря чему нагревается. Данный способ хорош при глубине промерзания не более 0,7 м.
В случае глубинного вертикального прогрева оттаивание может производить на куда больших глубинах. В местах будущего расположения свай вертикально погружаются арматурные стержни диаметром 12–15 мм на расстоянии около 0,5 м друг от друга.
Для оттаивания грунта огневым методом в месте предполагаемого устройства сваи располагают металлические коробки (рис. 4), внутри которых находятся горючие вещества, которые при сгорании разогревают верхнюю толщу грунта.
Рис. 4. Оттаивание грунта огневым способом (размеры в метрах): 1 — камера сгорания; 2 — вытяжная труба; 3 — обсыпка талым грунтом
Химический способ оттаивания грунтов подразумевает пробуривание узких скважин, в которые в дальнейшем заливается разогретый раствор реагентов, растворяющий кристаллы льда. Существенными недостатками данной технологии являются её большая продолжительность, негативное влияние на окружающую среду.
Литература:
- Производство шпунтовых и свайных работ/В. В. Верстов, А. Н. Гайдо, Я. В. Иванов; СПбГАСУ. — Спб., 2011. — 292 с.
- Технология строительного производства: Учебник для вузов/ С. С. Атаев, Н. Н. Данилов, Б. В. Пыркин и др.; Стройиздат — М., 1984–559с.
- Ватин Н. И., Баданин А. Н., Булатов Г. Я., Колосова Н. Б. Устройство свайных фундаментов: учеб. пособие. — СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2013. — 227 с.
- http://stroy-technics.ru
