Вибропогружатель: виды устройство, применение

Сва́и — деревянные, металлические, или железобетонные стержни, которые заглубляют в грунт в либо выполняют их в грунте у основании зданий и сооружений для придания прочности и несущей способности фундаменту.

О разновидностях вибропогружателей

Выбирая вибропогружатель, обращают внимание на мощность его электродвигателей, центробежную силу конкретной модели, амплитуду и частоту производимых колебаний. По последнему из вышеперечисленных параметров вибропогружатели подразделяют на:

  1. Низкочастотные. Имеют большую ударную мощность, пробивающую тяжелые грунты. Частота их колебаний не поддается регулировке, поэтому вибропогружатели данного типа используются в совокупности с кранами с решетчатой стрелой;
  2. Среднечастотные. Применяются для прохождения небольших призм мореной глины, суглинков и мореных глин;
  3. Высокочастотные. Их частота может варьироваться от 1900 до 2300 оборотов за одну минуту. Такие вибропогружатели можно использовать не только в сочетании с краном с решетчатой стрелой, но и вместе с автокраном. Весит подобная техника до девяти тонн. Ее перебазирование на строительную площадку не вызывает никаких сложностей. Высокочастотные погружатели сочетаются с любым видом крана, поэтому их использование наиболее распространено;
  4. Погружатели с безрезонансным пуском. Имеют высокую частоту колебаний и дополнительно оснащены встроенным гидронасосом. Во время включения и выключения такого вибропогружателя не происходит направленной в стрелу крана вибрации. Это означает, что кран не будет трясти в процессе работы или в момент включения и выключения вибропогпужателя.

В компании «Ларсен Пайлинг» вы всегда можете взять в аренду вибропогружатели различных марок по выгодным ценам.

Области применения свайных фундаментов

Свайные фундаменты устраивают в следующих случаях:

  • высокий уровень подземных вод и даже устройство их в воде;
  • неравномерные деформации грунтов основания, которые возможны при разнородности грунта (разная степень пучинистости, неравномерная сжимаемость и т.п.);
  • слабая несущая способность грунтов основания (торфяники, илы и сапропе- ли, разрушенные, размытые или насыпные грунты, а также зыбучие пески, т.е. слабые сильносжимаемые пески); сваи как бы прорезывают слабые грунты;
  • для сооружений, передающих на основания значительные нагрузки;
  • в сейсмических районах.

Проанализировав приведённые гидрогеологические условия, в которых рекомендованы свайные фундаменты, их можно отнести к одному из способов укрепления грунтов основания.

Особенно незаменимы свайные фундаменты на участках строительства, где по данным инженерно-экологических изысканий имеются выделения почвенных газов (радона, метана и другие). Здесь, в соответствии с требованиями санитарных норм, должны быть приняты меры по изоляции соприкасающихся с грунтом конструкций, чтобы воспрепятствовать проникновению почвенного газа в сооружение. При расположении высокого ростверка (см. рис. , в) сваи легко справляются с этим.

Это интересно. Высотное (548 м) офисное здание в Тэйбее (Тайвань) возведено в районе, где зарегистрировано две трети происходящих землетрясений на Земле, постоянно происходят смерчи и ураганы разрушительной силы. Здание зиждется на зыбучих песках, которые пробиты более чем полусотней свай, доходящих до скальных пород; высота свай м. Можно только восхищаться полётом и воплощением инженерной мысли.

Читайте также:  Как сделать подушку под фундаментные блоки

Другой пример связан с применением деревянных свай. Неверно думать, что для этого подойдёт любое дерево, вбитое в любой грунт. Всем известна Венеция, здания которой возведены на сваях, изготовленных из нашей сибирской лиственницы. Всё дело в том, что лиственница, находящаяся под давлением в воде, приобретает свойства камня: не разрушается и не гниёт. Таким же свойством обладает и дуб. Об этом знал архитектор Огюст Монферран, когда предложил возвести Исаакиевский собор в Санкт-Петербурге. Здесь плотным слоем забито 25 тысяч дубовых свай; сваи имеют длину 8… 16 м и диаметр до полуметра. Пётр I отправлял в Голландию учеников именно для того, чтобы они овладели искусством делать фундаменты из свай и других видов конструкций, пригодных для строительства на болотах. Весь Петербург, как и Венеция, построен на деревянных сваях, на которых устраивали каменные и кирпичные здания.

Деревянные сваи также активно применялись в зоне вечной мерзлоты, потому что дерево плохо проводит тепло, и это обстоятельство исключало подтаивание грунта, что было бы возможно в случае бетонных свай.

Вибропогружение шпунта при средней и высокой частоте (постоянный момент)

Вибропогружатели высокой и средней частоты, также подходят для погружения металлических свай в городах, поскольку их использование характеризуется производством относительно малых вибраций, а максимальная частота колеблется от 1560 до 2100 оборотов в минуту. Применение данных технологий погружения шпунта должно вестись при постоянном мониторинге параметров динамических воздействий от погружения, оценке уровня колебаний существующих зданий, так как вибропогружатели не имеют безрезонансного пуска и остановки вибромолота. Данный тип погружения, чаще всего возможен для использования, только на значительном удалении от окружающей застройки, обычно не менее 30 метров.

Применение шпунтовых свай

Область использования шпунтовых свай очень широка и зависит от того, из чего они изготовлены. Первоначально они производились в большинстве случаев из дерева. Но по своим техническим характеристикам это оказалось недостаточно рентабельно, так как использовать деревянные сваи можно только единоразово и при попытке их демонтажа происходит необратимая деформация. Кроме того по прочности они значительно уступают стальным и железобетонным конструкциям.

Забивают деревянные сваи с помощью вибромолотов, а между ними для более точного монтажа устанавливают прочные направляющие.

Применение шпунтовых свай

Металлические шпунтовые сваи можно использовать неограниченное количество раз, они не деформируются при транспортировке и по надежности намного превосходят деревянные. Монтаж их осуществляют при помощи специальных наголовников, форма которых зависит от того механизма, который забивает сваи.

Шпунтовые сваи из железобетона применяют в основном для строительства мостов и создания укрепляющих сооружений на берегах рек. По конструкции они не настолько удачны, как стальные. Демонтаж железобетонных свай не производится. Они представляют собой фундаментальное основание и после того как происходит заиливание зазоров между ними, то все сооружение становится фактически непроницаемым для воды.

Для монтажа свай из железобетона применяются молоты с достаточно большой силой удара, при этом установка их на близкое расстояние друг с другом очень затруднительна. Именно поэтому этот тип свай редко используется в строительстве.

Применение шпунтовых свай

Ограждения из шпунтованных свай представляют собой сплошные стенки, которые обладают достаточной прочностью за счет их глубокого погружения в грунт. Они могут быть скрепленными между собой анкерами, свободно защемленными в грунте или укрепленными распорками, которые употребляются только при сооружении ограждения узких котлованов.

Читайте также:  Из чего сделать опалубку для ленточного фундамента

Технология монтажа шпунтовых стенок

Устройство шпунтового ограждения выполняется с привлечением строительной спецтехники — копровых установок. Копр представляет собой самоходную машину на гусеничной либо колесной базе, которая укомплектована необходимым для погружения шпунта оборудованием.

Функциональная оснастка копра включает:

  • копровую мачту — стальная направляющая балка опалубки, на которой фиксируется погружающее оборудование и шпунтовая конструкция;
  • погружающий механизм — ударный молот либо вибпропогружатель;
  • лебедочные блоки — для понятия и установки шпунта в исходное положение.

Существует три метода монтажа шпунта: ударная забивка, вибропогружение и статическое вдавливание. В строительной практике наиболее распространен метод забивки — это наиболее эффективная и недорогая технология, однако действующие СНиП запрещают забивать шпунт в условиях плотной застройки, поскольку динамические нагрузки, вырабатываемые молотом в процессе забивки, могут стать причиной деформации и разрушений фундаментов близстоящих зданий.

Технология монтажа шпунтовых стенок

Вибропогружение — метод, при реализации которого шпунт углубляется в землю под воздействием высокочастотных низкоамплитудных колебаний. Вибропогружатель вырабатывает колебания, которые передаются на зафиксированный в нем шпунт, далее вибрация переходит на контактирующие со шпунтиной пласты почвы, которые под воздействием колебаний разуплотняются, что приводит к углублению шпунта под своим весом и массой давящего на него вибопрогружателя.

Вибропогружение шпунта Ларсена

Устройство шпунтового ограждения котлована выполняется в соответствии с положениями СНиП Технология выполняется в следующей последовательности:

  1. На объект перебазируется копровая техника, доставляется и распределяется по расходным складам шпунт.
  2. Выполняется разметка шпунтового ограждения в соответствии с проектными данными.
  3. Размещенная на расходном складе шпунтина зацепляется лебедкой копра и подтягивается к точке погружения, производится строповка шпунта, его поднятие и установка в положение для забивки.
  4. Шпунт стыкуется с наголовником погружающего механизма, проверяется пространственное положение конструкции.
  5. В работу включается погружающий агрегат — молот либо вибопрогружатель, под воздействием которого шпунт углубляется в землю до проектной отметки.
  6. По завершению монтажа процесс повторяется. Замок следующей шпунтины стыкуется с пазами погруженной конструкции.

Погружение шпунта выполняется до тех пор, пока вокруг котлована не будет выполнено устройство замкнутого ограждения.

Шпунт из труб б/у

Выгодный и дешевый способ купить шпунт – обратить внимание на бывшие в употреблении, лежалые и восстановленные трубы. Их очищают после первоначального использования и устраняют дефекты. Получается недорогой и прочный материал.

Его применяют для ограждений капитального и временного типа в гидротехническом, промышленно-гражданском и транспортном строительстве. Так, шпунтовые стены возводят на гидротехнических объектах для защиты от подмывания.

При заливке фундаментов гражданских зданий трубошпунт защищает котлованы от обрушения, а при строительстве дорог обеспечивает водоотведение.

Шпунт трубчатый сварной (ШТС) – это конструкция из труб, которые соединены между собой коннекторами. Благодаря таким замкам шпунтовая стена получается гибкой и удобной в установке. Она водонепроницаема и прочна – выдерживает нагрузки как горизонтального, так и вертикального типа. Иными словами, прекрасно сдерживает давление грунта и фундамента.

По сравнению с другими материалами ШТС позволяет экономить 15–40 % стоимости проекта. Важно правильно выбрать профиль шпунта и коннектор: они должны соответствовать геологическим условиям и нагрузкам на выбранном участке строительства.

Виды шпунта из труб б/у:

Единица такого шпунта – это половина трубы. К каждой стороне продольного сечения приваривают замок и усилительные элементы – оголовок, стяжки. Главный плюс такой конструкции – максимальная экономия (ведь даже труба бу становится еще дешевле, так как режется на 2 части). Конструкции C-образного типа подразделяются на:

  • арочные. Сегменты трубы скрепляются между собой в одинаковом положении, т. е. круглые стенки с одной стороны, а сечения – с другой;
  • синусоидальные. В этом случае с каждой стороны чередуются выпуклые и вогнутые сегменты шпунта. Визуально конструкция напоминает синусоиду.
  • выдерживает нагрузки в разных плоскостях;
  • внутрь свай можно установить защиту от коррозии, что важно для работы в зонах повышенной влажности;
  • очень прочен – внутрь свай можно дополнительно залить бетонную смесь или поместить туда балки, швеллеры;
  • вмещает в себя бурильные шнеки;
  • внутри шпунтового ограждения можно поместить криогенное оборудование, которое используют для транспортировки и хранения газов низкой температуры.
Шпунт из труб б/у

C-образные элементы чередуются с цельнотрубными. Данный вид универсален и вбирает качества перечисленных вариантов.

Читайте также:  Как построить дом на сваях своими руками?

Виды замковых соединений

Разновидностей коннекторов для шпунтового ограждения много. Это замки Ларсена, «паз/гребень», холоднодеформированные, горячепрессованные симметричные коннекторы, другие. Вариант соединения шпунта из труб бу следует подбирать под конкретную задачу постройки и климатические, геологические условия местности. Вместе с тем застройщики часто предпочитают шпунт Ларсена.

Преимущества шпунта из труб бу:

  1. Большая прочность и при этом низкая цена по сравнению с аналогичным шпуном из других материалов.
  2. Низкая металлоемкость без потери сопротивления и отсутствие веерности.
  3. Возможен изгиб под любым углом без дополнительных затрат на сваривание, может комбинироваться с другими видами шпунта.
  4. Высокая предельная нагрузка – от 140 т на погонный метр.
  5. Широкий сортамент размеров, толщины, марок металла.
  6. Одинаковая жесткость во всех направлениях сечения.
  7. Повышение момента инерции, сопротивления в 1,5–1,7 раза по сравнению с аналогами при незначительном увеличении расхода металла (на 3–5%).
  8. Может использоваться как футляр для труб меньшего диаметра, коммуникаций.
  9. Легкость погружения в грунт.
  10. Шпунтовое ограждение можно использовать как несъемную опалубку (при залитии бетонных смесей, др.).

Практика применения

Спектр использования шпунтового ограждения широк: и в мягких грунтах, и в условиях Крайнего Севера, где требования к материалу высоки из-за низких температур. Существует три метода погружения:

  • завинчивание. На сваи наваривают спираль. Затем на рабочем участке пробуривают скважины, диаметр которых меньше чем у трубошпунта. Когда отверстия готовы, в них ввинчивают подготовленные сваи. Это бесшумный метод, надежный. При необходимости шнековое ограждение можно свободно демонтировать в ближайшие 6 месяцев после установки;
  • вибропогружение. Проводят при помощи спецтехники – кранов, экскаваторов, др. Подходит для работы летом, зимой, осенью и весной. Идеальный вариант для болотистых местностей, водной среды, участков с большим содержанием песка. Применяется для возведения гидросооружений, для укрепления береговой линии, на глубоких котлованах;
  • забивка. Это ударный метод (силу воздействия регулируют). Погружение обеспечивает строительная машина – копёр. В процессе работы грунт уплотняется, что повышает несущие характеристики свай. Дополнительная подготовка почвы не требуется. Метод быстр, подходит для разной почвы.

Цель расчета шпунтовой стенки в котловане

Обычно в таких условиях рытье котлованов начинается с устройства шпунтового ограждения в грунте, до производства земляных работ. Сила давления грунта на шпунт при этом одинаковая с обеих сторон, т. е. они друг друга уравновешивают. В ходе выемки грунта сила давления грунта изнутри котлована постепенно снижаются и равновесие нарушается. Поэтому, прежде чем производить забивку шпунта в грунт, необходимо сделать расчет шпунтового ограждения с целью определения нагрузок, действующих на него снаружи и необходимых характеристик шпунтовой стенки.

Читайте о преимуществах наших методов шпунтового ограждения котлованов

Производится расчет шпунтовой стенки по предельным состояниям первой группы. Для этого существуют различные методики, но чаще всего используется метод на основе классической теории предельного равновесия грунтов. Не вдаваясь в подробности, которые нужны лишь для специалистов, отметим, что главная задача таких расчетов — определить, какие размеры поперечного сечения должен иметь шпунт (геометрические характеристики), на какую глубину нужно его погрузить, чтобы при отрывке котлована на проектную глубину не только сохранялось равновесие грунтов, но и имелся определенный запас прочности шпунтовой стенки.

Смотрите так же: шпунтирование котлованов.