Способи занурення та типи паль
Опалення, водопостачання, каналізація
У практиці будівництва палі, що виготовляються на заводах промисловості будівельних матеріалів, занурюють у ґрунт із поверхні землі або дна котловану за допомогою наступних способів: забивання за допомогою свабільних молотів; занурення за допомогою віброзанурювачів та вібромолотів; втисканням статичним навантаженням; загвинчуванням.
Забивні палі занурюють у ґрунт за допомогою спеціальних свабійних молотів. Для забезпечення цілісності палі при забиванні на голову (верхню частину) палі надягають спеціальний металевий наголовник, який поміщають прокладку з дерева, гуми та інших пружних матеріалів, які хоча і дещо знижують ефективність удару, проте запобігають руйнуванню матеріалу палі всередині наголовника. Занурення палі буде досить ефективним і не займе багато часу, якщо вага ударної частини молота буде більшою, ніж вага палі з наголовником.
Забивання паль важко здійснювати, якщо в підставі знаходяться гравілисті, великі, середньої крупності щільні піски. У цьому випадку для забезпечення занурення паль застосовують підмив ґрунту струменями води під вістрям паль. Іноді для зменшення опору ґрунту зануренню палі останні забивають у попередньо пробурені лідерні свердловини, довжина яких повинна бути не менше ніж на 1 м менше палі, а діаметр менше ніж діаметр або поперечні розміри палі.
Занурення палі за допомогою віброзанурювачів та вібромолотів виконують за наявності в основі піщаних водонасичених ґрунтів. При роботі ексцентрикового відцентрового вібратора, встановленого на головах паль, вертикальні коливання, передаючись на ґрунт, призводять до його розрідження, внаслідок чого паля занурюється в ґрунт при різкому зниженні тертя по її бічній.поверхні.
Після припинення дії вібрації через деякий час тертя в ґрунті повністю відновлюється, а в деяких випадках виявляється навіть дещо більшим, ніж у початковому стані або при зануренні паль за допомогою забивання.
Вдавлювання паль за допомогою статичного навантаження зазвичай застосовують у тих випадках, коли пальові фундаменти зводять поряд з існуючими будівлями, що часто має місце в умовах масової міської забудови або при реконструкції будівель, коли неприпустима поява вібрацій, якими супроводжуються забиття і віброзанурення. Особливу увагу слід звертати на водонасичені піски та супіски, які здатні ущільнюватися під дією коливань, зазнаючи додаткових опадів.
Занурення палі за допомогою загвинчування здійснюють використовуючи спеціальні гвинтові лопаті діаметром до 2 м, що розташовані біля вістря (див. рис. 9.5 ж). Церміння таких паль стає доцільним, якщо у верхній зоні основи залягають слабкі ґрунти, що підстилаються щільними, малостисливими ґрунтами, до яких і виробляють загвинчування. Гвинтові палі найчастіше використовують для фундаментів, що працюють на висмикування, та для влаштування анкерів. Для загвинчування металевих паль при; На підставі податливих грунтів застосовують механізми, аналогічні буровим установкам. Важкі залізобетонні палі з металевими лопатями великого діаметра занурюють за допомогою кабестану, що є порожнистою муфтою, що надягає на голову палі і приводиться в повільне обертання електромотором із системою приводних шестерень. При загвинчуванні кабестан закріплюють за допомогою спеціальних анкерів.
Основні принципи роботи механізмів, які застосовуються при зануренні паль, а також їх пристрій освітлені детальніше в курсі технологіїбудівельного виробництва
За умовами передачі навантаження на грунти підстав палі підрозділяють на палі-стійки та палі тертя (висячі палі).
Палі-стійки (рис. 9.3,а), прорізаючи товщу щодо слабких ґрунтів, передають навантаження на практично нестисливі ґрунти (скельні, напівскельні або дуже тверді пилувато-глинисті породи). Спираючись на них, такі палі практично не одержують вертикальних переміщень, отже, сили тертя по бічній поверхні відсутні і тиск передається тільки за рахунок лобового опору ґрунту під вістрям (п'ятої палі). Отже, цей тип паль працює подібно до стиснутих стійк, що знаходяться в пружному середовищі.
Мал. 9.3. Схема передачі навантаження на ґрунти основи
Палі тертя (рис. 9.3,6) занурюють у стисливі ґрунти. В результаті вертикального переміщення під дією зовнішнього навантаження по бічній поверхні палі утворюються сили тертя F„ а під вістрям палі діятиме лобовий опір ґрунту F0.
Опір ґрунту зануренню палі називають несучою здатністю ґрунту основи. Для висячої палі ця величина складатиметься з двох складових:
Для задоволення умови розрахунку по другій групі граничних станів палі рекомендується занурювати до відносно щільних грунтів, забезпечуючи тим більш повне використання несучої здатності матеріалу паль і гранично допустиме значення опади.
За умов виготовлення та занурення палі поділяють на занурювані в грунт у готовому вигляді і палі, що формуються в грунті основ.
За матеріалом палі, що занурюються в готовому вигляді, поділяють на дерев'яні, залізобетонні, металеві та комбіновані.
Дерев'яні палі (рис. 9, а) у практиці будівництва застосовують порівняно рідко черезможливого загнивання деревини в ґрунті основи при змінній вологості, необхідності економії деревини та обмеження сортаменту дерев'яних елементів. Такі палі виготовляють з колод діаметром від 18 до 36 см і довжиною від 4,5 до 12 м. При необхідності отримання паль більшої довжини їх стикують з окремих ланок. Для запобігання розмочування голови палі при забиванні її захищають металевим бугелем, а нижній кінець палі загострюють для полегшення занурення.
Мал. 9.4. Типи паль
Залізобетонні палі в даний час застосовують найчастіше, так як промисловість будівельних матеріалів випускає широкий сортамент таких паль, що задовольняє всі запити масового будівництва. Залізобетонні палі мають різні розміри та перерізи. Найчастіше застосовують палі з квадратним суцільним (рис. 9.4,6), квадратним з круглою порожниною (рис. 9,4, *) і порожнистим круглим поперечним перерізом (рис. 9.4, г), постійним по всій довжині палі.
Квадратні палі виготовляють з розміром поперечного перерізу від 20 х 20 до 40 х 40 см та довжиною від 3 до 20 м.
При необхідності одержання паль більшої довжини їх стикують з окремих секцій, що мають для цієї мети заставні деталі, що дозволяють створювати болтове або зварне з'єднання.
Палі, що мають порожнистий переріз, випускають з наконечником і без нього, в останньому випадку занурення здійснюється без видалення ґрунту із внутрішньої порожнини.
У палях встановлюють подовжню та поперечну спіральну арматуру. Поздовжню арматуру застосовують із попередньою напругою або без неї. Крок спіральної арматури в голові та у вістря роблять частіше, ніж у середині палі. Для воскренення динамічного навантаження при забиванні і значних поперечних зусиль, що виникають при цьому, голову палі додатково армують 3.5арматурними сітками (рис. 9.4,6).
Для виключення перенапруги в перерізах паль при транспортуванні місця стропування фіксуються спеціальними петлями i, розташованими на відстані 0,2L від кінців палі, так щоб у ній при підйомі виникали приблизно рівні моменти, що згинають. Для подачі палі на копер у ній передбачають отвір з відривом 0,3L від голови палі, в яке встановлюють штир 2 підйомного троса. Палі невеликої довжини виконують без поперечного армування з метою економії металу.
Круглі пустотілі циліндричні палі виготовляють методом центрифугування діаметром від 40 до 80 см при довжині від 4 до 12 м і товщині стінок 8 ... 10 см. Палі діаметром від 60 см роблять із закритим нижнім кінцем у вигляді вістря. Такі палі особливо доцільні як паль тертя, оскільки мають велику площу бічної поверхні на 1 м3 залізобетону і, отже, є економічнішими. Конструкція циліндричних паль дозволяє створювати і складові палі.
Порожнисту круглу палю, що має діаметр від 1 до 3 м, називають палі-оболонкою. Довжина паль-оболонок знаходиться в межах від 6 до 12 м при товщині стінок 12 см.
Існують нові конструктивні рішення залізобетонних паль, що мають як постійний переріз по довжині у вигляді трикутника, тавра, двотавра або хрестоподібне-(рис. 9.5, з), так і змінне. Зокрема, застосовують пірамідальні (рис. 9.5, а), трапецеїдальні (рис. 9.5, б), ромбоподібні (рис. 9.5, в), поздовжньо розчленовані (рис. 9.5, г), що утворюють козлоподібну конструкцію після занурення внаслідок несиметричного загострення , палі із забивним оголовком (рис. 9.5, д) та булавоподібні (рис. 9.5, е). Забивний оголовок ущільнює ґрунт при зануренні і сам передає частину навантаження на основу. У деяких випадках застосуваннязабивного оголовка дозволяє збільшувати несучу здатність Фундаментів у 1,5...2 рази. Конструкції паль, показані на рис. 9.5, мають підвищену несучу здатність порівняно зі сваями, що мають постійний поперечний переріз, проте їх застосування поки обмежене внаслідок невеликих обсягів виробництва заводами будівельних конструкцій. Застосовуються палі-колони та забивні блоки (рис. 9.5, і, к).
Металеві палі, як правило, мають трубчастий переріз, так як їх виготовляють з труб, рідше — тавровий або двотавровий, а також складніший переріз, що створюється зварюванням прокатних профілів.
Мал. 9.5. Конструктивні рішення паль
Комбіновані палі є конструктивними елементами, що складаються з різних матеріалів. Наприклад, нижче за рівень підземних вод частину палі виконують з дерева, а верхню — із залізобетону. Іноді використовують палю, що складається у верхній частині із залізобетонної оболонки великого діаметру, яка об'єднує для спільної роботи групу металевих паль, розташованих внизу. Комбіновані палі застосовують також у вигляді металевої трубчастої оболонки, яку для надання більшої жорсткості та міцності заповнюють бетоном.