Оценка применения ударного метода погружения свай при строительстве свайных фундаментов | Статья в журнале «Техника. Технологии. Инженерия»

Отправьте статью сегодня! Журнал выйдет 7 сентября, печатный экземпляр отправим 11 сентября.

Опубликовать статью в журнале

Автор:

Рубрика: Строительство

Опубликовано в Техника. Технологии. Инженерия №1 (11) январь 2019 г.

Дата публикации: 11.10.2018

Статья просмотрена: 134 раза

Библиографическое описание:

Макароничев А. В. Оценка применения ударного метода погружения свай при строительстве свайных фундаментов // Техника. Технологии. Инженерия. — 2019. — №1. — С. 21-31. — URL https://moluch.ru/th/8/archive/110/3625/ (дата обращения: 24.08.2019).



Работа посвящена изучению технологического процесса, связанного с устройством свайных фундаментов ударным методом погружения. В статье рассматриваются: технология погружения свай методом забивки; общие сведения о механизмах, применяемых при забивке железобетонных свай и направления развития методов погружения свай. На примере установки для забивки свай ПДД-1 и вдавливающей установки СВУ В-6, а также методом завинчивания машиной УБМ-85, были выдвинуты достоинства и недостатки при использовании подобного устройства свайного фундамента. Разработана методика выполнения технико-экономического расчета на основе общепринятых формул и зависимостей.

Произведен расчет и сравнительный анализ технико-экономических показателей машин для погружения свай.

Ключевые слова: сваи, свайные фундаменты, погружение свай, технология забивки, вдавливание свай, технико-экономический расчет.

В современном строительстве на сегодняшний день ударный метод является самым применяемым для устройства свайного основания. Но, тем не менее, использование в тесной застройке ударного метода ограничено или невозможно, ввиду больших динамических воздействий [1].

Технологию забивки свай может применяться при устройстве свайного основания фундамента для любых зданий и сооружений, при условии отсутствия воздействия на соседние строения, которое может повредить их при сотрясении почвы ввиду динамических воздействий от ударов сваебоя. Поэтому есть необходимость усовершенствования подобной технологии и применяемых устройств.

Достоинствами ударного метода забивки являются: высокая производительность; короткие сроки строительства; увеличение несущей способности грунтов, при забивке, ввиду уплотнения околосвайного грунта (на 5–30 %); молоты работают независимо от внешних источников энергии; быстрота подготовки к работе; простота и удобство в эксплуатации; невысокая стоимость работ и навесного оборудования; в отличие от СВУ, установка для забивки свай имеет малые габариты и малый вес.

К недостаткам данного способа относят: динамические воздействия на ствол сваи и грунт, а также на фундаменты соседних зданий и сооружений. При наличии рядом со строительной площадкой аварийных зданий забивка свай неприемлема; так же механизмы создают шум и загрязняют выбросами отработанного топлива окружающую среду.

Если невозможно применить метод забивки, то рассматривают альтернативные способы погружения свай. Могут применить метод статического вдавливания, который не имеет недостатков способа забивки. Такой метод может быть актуален при реконструкции зданий старого фонда.

Метод статического вдавливания заключается в погружении готовых элементов в грунт самоходными вдавливающими машинами. Технологический цикл состоит из: подъезда машины на точку вдавливания; пригруз механизма; строповка сваи и ее подтягивание; установка сваи на точку; погружение; переезд машины к следующей точке вдавливания.

Основные выгоды по сравнению с забивкой свай: экономия времени за счет высокой производительности; экономия средств на лидерном бурении, а так же средств на энергозатраты, так как при забивке свай много энергии тратится на динамические воздействия на сваю и грунт; экономия средств за счет снижения затрат на предварительные полевые испытания свай и грунтов, так как СВУ может измерять вдавливающее усилие; за счет равномерного уплотнения грунта повышается общая несущая способность свайного поля; отсутствует разрушение материала сваи при вдавливании; минимальный уровень шумового воздействия (до 50 дБ).

Способ погружения свай завинчиванием может исключать некоторые недостатки, перечисленных в двух предыдущих методах.

Принцип погружения свай завинчиванием основывается на завинчивании, с помощью мобильных установок, стальных и железобетонных свай со стальным наконечником. Такой метод широко применяется при устройстве фундаментов под мачты ЛЭП, радиосвязи и др. сооружения, где вполне достаточна несущая способность винтовых свай и их сопротивления выдергиванию. Установка для завинчивания состоит из рабочего органа, гидросистемы, приводов вращения, коробки управления, выносных аутригеров и дополнительного оборудования.

Рабочий орган — кабестан, — представляет собой механизм, состоящий из электродвигателя и пары захватов. Захваты обхватывают сваю и передают ей вращательное движение от электродвигателя. В зависимости от назначения, длина свай может превышать 20 м, а винтовые лопасти могут достигать в диаметре от 0,3 м до 3 м. Технологический цикл погружения свай завинчиванием аналогичен операциям, выполняемым при забивке или при вибропогружении. Разница лишь в том, что вместо устройства наголовника одевают металлическую оболочку. После завинчивания винтовой сваи, полость сваи заполняют бетоном.

Достоинства винтовых свай — это их высокая несущая способность; плавное погружение в грунт без динамических воздействий; восприятие отрицательных усилий.

Сравнительный метод погружения свай

Выбор технологии погружения свай и применяемых машин, обусловлен следующими определяющими факторами: тип свай, глубина погружения, инженерно-геологические условия площадки, объем свайных работ, производительность механизмов, технико-экономическое обоснование [2].

Рассмотрим трудозатраты на погружение 1 куб.м. свай длиной 12 м., в соответствии с ГЭСН 81–02–05–2001 Часть 5. Свайные работы. Первичные данные для расчета сведены в табл.1. Результаты анализа представлены в виде диаграммы (рис. 1)

Таблица 1

Первичные данные для расчета

Наименование элемента затрат

Ед. измер

Вибропогружение свай

Забивка свай

Вдавливание свай

Завинчивание свай

Затраты труда рабочих-строителей

чел.-ч

4,58

2,7

1,4

1,3

Затраты труда машинистов

чел.-ч

1,94

1,31

0,75

2,3

Вид используемых кранов

Кран гусеничный. 25 т.

Кран гусеничный. 16 т.

СВУ на базе крана на гусеничном ходу РДК

Машины бурильные универсальные на автомобильном ходу

Затраты рабочего времени установки

маш.-ч

0,88

0,02

0,61

2,62

Вид используемых навесного оборудования

Вибропогружатели низкочастотные (сваи до 3 т.)

Дизель-молоты 2,5 т

Затраты рабочего времени оборудования

маш.-ч

0,87

1,02

Рис. 1. Диаграмма временных затрат на погружение 1 куб м. свай

На диаграмме видно, что вдавливание является наименее затратным способом погружения. Но так как в нормах ГЭСН не учтены затраты на аренду или покупку, на транспортировку и установку машин, то для обоснования принятого метода необходимо выполнять технико-экономические расчеты для конкретной местности и объекта строительства [3].

Технико-экономический расчет

Целью расчета является построение зависимостей общей стоимости выполнения работ от объемов работ.В расчете использованы классические формулы по определению технико-экономических показателей машин и механизмов [4,5].

Общая стоимость выполнения работ определяется по формуле (1):

(1)

где См.см. — себестоимость машино-смены работы машины; Т — продолжительность работы машины на объекте; Е — единовременные расходы на транспортировку машин от склада механизации до строительной площадки, руб.

Себестоимость машино-смены работы машины См.см. определяется по формуле (2):

(2)

где Се — себестоимость машино-часа работы машины, продолжительность рабочей смены, час; ЗГ — годовые затраты, на амортизационные отчисления на полное восстановление и на капитальный ремонт, руб; Тг — максимальное количество машино-смен работы установки в году.

Годовые затраты Г определяются по формуле (3):

(3)

где А — амортизационные отчисления, %; М(i) — инвентарно-расчетная стоимость машины, руб.

Максимальное количество машино-смен работы установки в году Тг определяется по формуле (4):

(4)

где Nсут — количество рабочих смен в сутки, Nнед — количество рабочих дней в неделю, Nгод — количество рабочих месяцев в году.

Продолжительность работы машины на объекте Т определяется по формуле (5):

(5)

где n — количество погружаемых свай, П — сменная производительность агрегата.

Единовременные расходы Е определяются по формуле (6):

(6)

где m — полная масса установки, т; g – грузоподъемность платформы для перевозки машин и механизмов, т; а — ставка на перевозку крупных грузов, руб./км.,Lп.

Условная годовая прибыль для установок устройства свай длиной 12 м. и с учетом перебазировки механизмов ежемесячно, которая рассчитывалась по формуле (7):

(7)

В расчет приняты следующие установки для погружения свай: сваевдавливающая установка СВУ-В-6; копровая установка СП49 в связке с молотом СП6 (5т).

Вторичные данные для расчета сведены в табл. 2 и табл. 3.

Таблица 2

Вторичные данные для расчета

Параметры

Обоснование

Усл. обознач.

Ед. изм.

Сравниваемая техника

СВУ-В-6

СП49 всвязке смолотом СП6 (5т)

УБМ-85

Стоимость

Анализ рынка

Mi

руб.

10000000

7 000000

7800000

Себестоимость эксплуатации

ТСН 2001.2

Се

руб/час

92,33

123,31

76,25

Сменная производительность

Технич.

хар-ки.

П

шт/см.

30

30

18

Полная масса

Технич.

хар-ки.

m

т.

112

30

3,5

Грузоподъемность платформы для перевозки машин и механизмов

Технич.

хар-ки.

g

т.

Трал, 65т.

Негабарит,

35т.

Не требуется

Средняя ставка на перевозку крупных грузов

Анализ рынка

a

руб./км

100

75

50*

Дальность перебазировки

Условно

Lп

км.

50

50

50

Продолжительность рабочей смены

Условно

с

час.

8

8

8

Амортизационные отчисления

Условно

А

%

25

25

25

Количество рабочих смен в сутки

Условно

Nсут

см.

3

2

2

Количество рабочих дней в неделю

Условно

Nнед

дн.

5

5

5

Количество рабочих месяцев в году

Условно

Nгод

мес.

12

12

12

Примечание: В расчёт приняты распространенные машины в своем сегменте и средние цены по рынку за начала 2018 года. Механизмы могут погружать сваи длиной до 12 м. и сечением d =0,35 см. Доставка не требуется для самоходной установки.

Таблица 3

Вторичные данные для расчета

Параметры

Усл. об

Ед. изм.

Сравниваемая техника

СВУ-В-6

СП49 всвязке смолотом СП6 (5т)

УБМ-85

Годовые затраты, связанные с амортизационными отчислениями

ЗГ

руб./год.

2 750 000

1 925 000

2145000

Максимальное количество маш-см работы установки в году

ТГ

см./год.

720

480

480

Себестоимость машино-смены

См.см.

руб/см.

4558,08

4996,9

4628,3

Условная рыночная стоимость маш-смены

См.см.усл.

руб/см.

5241,79

5746,43

5322,54

Продолжительность работы машины на объекте

Т

см.

n/30

n/30

n/18

Производительность за год

Q

шт/год

21600

9600

5760

Единовременные расходы по доставке машин

Е

руб.

5000

3750

2500

Условная годовая прибыль

Пусл.

руб.

42479082

31129465,6

28482859,2

Результаты расчета

Таким образом, по результатам расчета (табл. 3) общая стоимость работ выражается зависимостью:

Для СВУ-В-6, формулой (8):

(8)

Для СП49 в связке с молотом СП6 (5т), формулой (9):

(9)

Для УБМ, формулой (10):

(10)

Графическое отображение зависимостей, получено с помощью ЭВМ, представлено в виде графиков (рис.2)

Рис. 2. Зависимость стоимости выполнения работ от объемов работ. Зависимость продолжительности выполнения работ от объемов работ

Выводы

Анализ результатов данных, полученных с помощью ЭВМ, показал, что при прочих равных условиях, использование сваевдавливающей установки или метода погружения свай забивкой становится эффективным по стоимости при объемах работ до 150 свай на одной строительной площадке.

С точки зрения временных затрат, забивной метод имеет среднее значение стоимости и продолжительности выполнения работ среди анализируемых установок, и начинает выигрывать у УБМ-85 уже после 1 дня эксплуатации (рис. 2), но уступает сваевдавливающей установке, так как последняя имеет возможность работать 24 часа в сутки, тогда как забивку свай запрещено производить в населенных пунктах с 23 до 7 часов, требования которого прописаны в ФЗ «О тишине», ввиду высокого уровня шумового воздействия. Поэтому метод забивки нельзя использовать в 3 смены. Однако и СВУ имеет определенную специфичность — она не может быть доставлена на объект в собранном виде, так как требует сборки на площадке. Поэтому СВУ экономически не целесообразно применять при малых объемах строительства. УБМ можно применять для малых объемов строительства, но область применения будет ограничена, и поэтому на больших объектах и большом объеме работ применение будет не целесообразно.

Как видно из рис. 2 и рис. 3, при малых объемах работ лучшими показателями трудовых затрат и стоимости работ обладают метод забивки и завинчивания. Тем не менее, в тесной застройке невозможно будет использовать метод забивки, а будет предпочтительным два других метода: завинчивание — при условии не сложного строительства объекта с использованием свай длиной до 12 м; метод вдавливания — при условии большого объема работ и тесной застройки. Во всех иных случаях, как показал расчет, целесообразно использовать метод забивки свай.

Литература:

  1. Мангушев Р. А., Ершов А. В., Осокин А. И. Современные свайные технологии: учеб. пособие СПб: СПбГАСУ, 2010. 240 с.
  2. Кузнецов С. М. Теория и практика формирования комплектов и систем машин в строительстве: Монография: Директ-Медиа, 2015. 271 с.
  3. Е. О. Ержаковский, Д. Н. Сурсанов. Оценка применимости метода статического погружения свай при строительстве свайных фундаментов // Строительство и архитектура. Опыт и современные технологии № 8. Пермь: ПНИПУ, 2017. 13 с.
  4. Шипилова Н. А. Теория и практика производства свайных работ: Монография: М.–Берлин: Директ-Медиа, 2016. 128 с.
  5. Бочкарева Т. М. Технология строительных процессов классических и специальных методов строительства: учеб. пособие. Пермь: ПНИПУ, 2014. 254 c.
Основные термины (генерируются автоматически): объем работ, забивка свай, метод забивки, свая, формула, погружение свай, технико-экономический расчет, тесная застройка, строительная площадка, продолжительность работы машины.

Ключевые слова

свайные фундаменты, сваи, погружение свай, технология забивки, вдавливание свай, технико-экономический расчет

Похожие статьи

Испытаний свай статической вдавливающей нагрузкой

В данной работе изучена методика испытаний свай статической вдавливающей нагрузкой.

В-третьих, сокращение продолжительности и трудоемкости свайных работ путем уменьшения расходного материала (арматуры, бетона) и объема удаляемого грунта из скважин.

Оптимизация производства работ при устройстве буронабивных...

Расчет стоимости производства одной сваи можно рассчитать по формуле

; При этом стоимость производства строительно-монтажных работ можно найти по формуле (2)

На данном объекте производился монтаж буронабивных свай по технологии DDS для двух...

Технологии устройства сваиных фундаментов заводского...

Погружение свай с использованием лидерных скважин обычно комбинируется с другими способами погружения, такими как забивка, вдавливание, вибропогружение. Выбор способа зависит от конкретных грунтовых условий. Процесс погружения следующий.

Зависимость несущей способности свайных фундаментов от...

Первый этап работы свайного фундамент включает погружение и «отдых свай». После погружения свайного основания поровое давление постепенно рассеивается до гидростатического, обычно за период времени 4–6 недель, а давление на скелет грунта...

Особенности погружения свай в мерзлые грунты

Погружение свай в зимний период требует проведения дополнительных операций

Так же для упрощения погружения свай производится механическое разрушение грунта в месте

Наиболее эффективным с экономической точки зрения можно назвать способ рыхления...

Экспериментальное исследование несущей способности...

Для изучения работы односвайно-плитных фундаментов были проведены испытания, целью которых

При расчёте по СП [6, с. 21] сопротивление грунта под нижним концом буровой сваи составит

Анализ результатов несущей способности буровой сваи №1 иодносвайно-плитного...

Проблемы защиты железобетонных сооружений от коррозии...

В процессе забивки свай не представляется возможным гарантировать полную сохранность целостности бетона сваи. В 80 из 100 случаев на

Бытует мнение, что свая расположена вертикально в грунте, если её верхняя часть после забивки перпендикулярна поверхности, не...

Oценкa влияния грунтoцементных кoнструкций нa oснoве примерa...

В данной статье рассматривается тенденция уплотнения существующей застройки.

Методы расчёта ограждений котлованов аналитическими и численными методами, а

При устройстве грунтоцементных конструкций отметка пяты свай может варьироваться, поэтому...

Моделирование распределения температурных полей и процесса...

Проблема производства буронабивных свайных работ в зимний период строительства заключается в отсутствии численного описания параметров зимнего бетонирования буронабивных свай, определения распределения температуры и набора прочности бетона в...

Похожие статьи

Испытаний свай статической вдавливающей нагрузкой

В данной работе изучена методика испытаний свай статической вдавливающей нагрузкой.

В-третьих, сокращение продолжительности и трудоемкости свайных работ путем уменьшения расходного материала (арматуры, бетона) и объема удаляемого грунта из скважин.

Оптимизация производства работ при устройстве буронабивных...

Расчет стоимости производства одной сваи можно рассчитать по формуле

; При этом стоимость производства строительно-монтажных работ можно найти по формуле (2)

На данном объекте производился монтаж буронабивных свай по технологии DDS для двух...

Технологии устройства сваиных фундаментов заводского...

Погружение свай с использованием лидерных скважин обычно комбинируется с другими способами погружения, такими как забивка, вдавливание, вибропогружение. Выбор способа зависит от конкретных грунтовых условий. Процесс погружения следующий.

Зависимость несущей способности свайных фундаментов от...

Первый этап работы свайного фундамент включает погружение и «отдых свай». После погружения свайного основания поровое давление постепенно рассеивается до гидростатического, обычно за период времени 4–6 недель, а давление на скелет грунта...

Особенности погружения свай в мерзлые грунты

Погружение свай в зимний период требует проведения дополнительных операций

Так же для упрощения погружения свай производится механическое разрушение грунта в месте

Наиболее эффективным с экономической точки зрения можно назвать способ рыхления...

Экспериментальное исследование несущей способности...

Для изучения работы односвайно-плитных фундаментов были проведены испытания, целью которых

При расчёте по СП [6, с. 21] сопротивление грунта под нижним концом буровой сваи составит

Анализ результатов несущей способности буровой сваи №1 иодносвайно-плитного...

Проблемы защиты железобетонных сооружений от коррозии...

В процессе забивки свай не представляется возможным гарантировать полную сохранность целостности бетона сваи. В 80 из 100 случаев на

Бытует мнение, что свая расположена вертикально в грунте, если её верхняя часть после забивки перпендикулярна поверхности, не...

Oценкa влияния грунтoцементных кoнструкций нa oснoве примерa...

В данной статье рассматривается тенденция уплотнения существующей застройки.

Методы расчёта ограждений котлованов аналитическими и численными методами, а

При устройстве грунтоцементных конструкций отметка пяты свай может варьироваться, поэтому...

Моделирование распределения температурных полей и процесса...

Проблема производства буронабивных свайных работ в зимний период строительства заключается в отсутствии численного описания параметров зимнего бетонирования буронабивных свай, определения распределения температуры и набора прочности бетона в...

Задать вопрос