ChSTU repository
ChSTU repository preserves and enables easy and open access to all types of digital content including text, images, moving images, mpegs and data sets
Learn More
Please use this identifier to cite or link to this item:
https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6168| Title: | Технологія влаштування пальового фундаменту з залізобетонних паль методом втискування |
| Authors: | Пряник, Сергій Петрович Зозуля, Максим Віталійович |
| Keywords: | пальовий фундамент;залізобетонні палі;метод втискування;фундаментні роботи;несуча здатність паль;будівельні технології |
| Issue Date: | Dec-2023 |
| Abstract: | Промислові та цивільні будівлі і споруди, які будують, в даний час стають з кожним роком все складніші та й відповідальніші, що, невимушено підвищує вимоги до їх основ та фундаментів. Як удає будівельна практика - саме в області фундаментобудування в найбільшій мірі приховані резерви підвищення ефективності та якості будівельних робіт. Диспропорція в рівні механізації, ступеня індустріалізації і темпах зведення підземних і наземних частин будівель і споруд до теперішнього часу не подолана. Роботи підземного циклу, на частку яких припадає близько 15% трудових затрат і до 40% загальних витрат часу на будівництво, поки ще досить складні, мають високу вартість та вельми трудомісткі. З найбільш перспективних напрямків, що дозволяє в 3-4 рази зменшити обсяг земляних робіт, істотно підвищити рівень комплексної механізації основних робочих процесів при виробництві робіт підземного циклу і скоротити загальні строки будівництва, є застосування прогресивнихпальових фундаментів. Фахівці та вчені в течії багатьох років працюють над вирішенням найважливіших проблем пальового фундаментобудування. Тільки за останні роки в науково-дослідних інститутах і лабораторіях створені десятки нових конструкцій паль, високопродуктивних машин, механізмів, раціональних технологій для виробництва, пальових робіт, застосування яких дозволить знизити трудомісткість і вартість робіт підземного циклу, забезпечити якість і високу технологічність виробництва. З будівельної практики і технічної літератури відомо багато прикладів ефективного застосування різних видів забивних паль, що занурюються за допомогою багатоманітних машин і механізмів. В попередні роки у зв'язку зі значним зростанням обсягів реконструкції старих районів міст та будівництва будівель внутрішньо-квартальної забудови стала актуальною задача влаштування пальових фундаментів в обмежених міських умовах, а так само в умовах діючих підприємств. Передбачаючи перспективи розвитку технологій пальових робіт вказується на доцільність використання методу статичного втискування в вищеперелічених місцях, а також в інших місцях, де застосування інших методів занурення практично неможливо або малоефективно. В області вживання методу втискування паль аналіз наукових робіт показує, що його використання обмежується через недосконалість існуючого палевтискувального обладнання. Крім цього, недостатньо вивчений процес втискування паль в різних ґрунтах незважаючи на виконаний ряд досліджень. Розробка і створення в НДІБВ Держбуду палевтискувального пристрою з вакуумним анкером СВО-В-1, захищеного трьома авторськими свідоцтвами [4, 5], але в доопрацюванні якого та вдосконаленні технології є необхідність, відкриває широкі можливості зниження вартості та матеріаломісткості влаштування фундаментів за рахунок заміни дорогих фундаментів на буронабивних палях, які у більшості випадків є єдино можливим рішенням в умовах будівництва поблизу існуючих будівель і споруд, на значно дешевші фундаменти із забивних паль, які занурюють втискуванням. У зв'язку з цим виникає необхідність розробки і дослідження раціональної технології втискування паль, за допомогою нового обладнання, що і обумовлює актуальність даної роботи. Основна ідея роботи полягає в тому, що зниження собівартості влаштування пальових фундаментів поблизу існуючих будівель, а також в інших місцях, що не допускають високого рівня динамічних і шумових впливів може бути досягнуто за рахунок розробки ефективної технології влаштування паль анкерним втискуванням. |
| URI: | https://er.chdtu.edu.ua/handle/ChSTU/6168 |
| Appears in Collections: | 192 Будівництво та цивільна інженерія (Промислове і цивільне будівництво) |
Files in This Item:
| File | Description | Size | Format | |
|---|---|---|---|---|
| Зозуля_М_В МГБ_204.pdf Restricted Access | 3.11 MB | Adobe PDF | View/Open Request a copy |
Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.
Extracted text
М іністерство освіти і науки України Черкаський державний технологічний університет Ф акультет технологій, будівництва та раціонального природокористування Кафедра промислового та цивільного будівництва «ДО ЗАХИСТУ ДОПУСТИТИ» Завідувач кафедри ПЦБ _____________ Сергій ПРЯНИК 2023 р. Пояснювальна записка до кваліфікаційної роботи магістра магістр (освітній рівень) на тему «Технологія влаштування пальового фундаменту з залізобетонних паль методом втискування» Виконав: здобувач вищ ої освіти _)2_ курсу, групи МГБ-204 спеціальності 192 - Будівництво та цивільна інженерія, освітня програма «Промислове та цивільне будівництво» ___________ Зозуля М. В. (підпис) (прізвище, ініціали) Керівник кваліфікаційної роботи магістра к.т.н., доцент Пряник С.П. (науковий ступінь, вчене звання,, прізвище, ініціали) (підпис) Рецензент кваліфікаційної роботи магістра (посада, науковий ступінь, вчене звання, прізвище, ініціали) (підпис) Черкаси 2023 р. МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ ЧЕРКАСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ Факультет технологій, будівництва та раціонального природокористування Кафедра промислового та иивільного будівництва Освітній рівень магістерський Спеціальність 192 - Будівництво та цивільна інженерія «ЗАТВЕРДЖУЮ» Зав, кафедри, доцент ____________________ Сергій ПРЯНИК "_____ " 2023 р. ЗАВДАННЯ НА КВАЛІФІКАЦІЙНУ РОБОТУ МАГІСТРА ЗДОБУВАНУ ВИЩОЇ ОСВІТИ Зозуля М аксим В італійович__________ (прізвище, ім 'я, по батькові) 1. Тема «Технологія влаштування пальового фундаменту з залізобетонних паль методом втискування»_______________________________________________ (назва теми) керівник_________________ Пряник Сергій Петрович, к. т. н, доцент_____ (прізвище, ім ’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання) затверджена наказом по університету від " 04 " 10 2023 р. № 263/04 2. Строк подання здобувачем вищої освіти роботи "____ " 202 р. 3. Вихідні дані до роботи__________________________________________________________ 4. Зміст і календарний план Розділи Строк виконання Вступ Розділ 1. Огляд існуючих технологій влаштування пальових фундаментів Розділ 2. Дослідження процесу зануренні паль втискуванням та технологічних параметрів анкерного обладнання Розділ 3. Аналіз, дослідження та обґрунтування раціональної технології влаштування пальового фундаменту з залізобетонних паль методом втискування Розділ 4. Техніко-економічне обґрунтування та приклади ефективних рішень по влаштуванню фундаментів з використанням анкерного втискування Висновки Виготовлення ілюстративного матеріалу Оформлення роботи Попередній захист роботи Дата видачі завдання " 02 " 10 2023 р. Здобувач вищої о с в іт и ___________________ Зозуля М.В. (підпис) (прізвище та ініціали ) Керівник Пряник С.П. ЗМ ІСТ Стор. В С Т У П ..................................................................................................... 5 РО ЗДІЛ 1 ОГЛЯД ІСНУЮ ЧИХ ТЕХНОЛОГІЙ ВЛАШ ТУВАН НЯ ПАЛЬОВИХ Ф У Н Д А М ЕН ТІВ................. 9 1Л . Існуючі методи занурення залізобетонних паль та застосування пальових ф ундам ентів ........................................... 9 1.2. Способи втискування паль та сучасні технологічні з а с о б и ...................................................................................................... 11 1.3. Огляд процесу втискування паль та досліджень відомих вітчизняних та зарубіжних вчених............................... 21 Висновки до розділу 1......................................................................... 23 РО ЗДІЛ 2 ДОСЛІДЖ ЕННЯ ПРОЦЕСУ ЗАНУРЕННЯ ПАЛЬ ВТИСКУВАН НЯМ ТА ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПАРАМ ЕТРІВ АНКЕРНОГО О БЛ А Д Н А Н Н Я....................... 24 2.1. М етодика проведення дослідж ень.......................................... 24 2.2. М оделювання, аналіз процесу анкерного втискування паль з оцінюванням несучої здатності........................................ 31 2.3.Передумови дослідження технологічних параметрів роботи пристрою анкерування в установці для втискування паль.......................................................................................................... 58 2.4. Аналіз роботи пристрою анкерного вти скуван н я 51 2 .5.Розрахунок та оптимізація технологічних параметрів пристрою анкерування в установці для втискування п ал ь ... 56 Висновки до розділу 2 ......................................................................... 67 З РО ЗДІЛ З АНАЛІЗ, ДОСЛІДЖ ЕННЯ ТА ОБГРУН ТУ ВАН НЯ РАЦІОНАЛЬНОЇ ТЕХНОЛОГІЇ ВЛА Ш ТУ ВАН НЯ ПАЛЬОВОГО Ф УНДАМ ЕНТУ З ЗА ЛІЗО БЕТОН НИХ ПАЛЬ М ЕТОДОМ ВТИ СКУ ВА Н Н Я............... 69 3 .1 .Вихідні полож ення........................................................................ 59 3.2. Дослідження та аналіз технологічних операцій циклу анкерного втискування паль............................................................. 75 3.3. Визначення тривалості циклу анкерного втискування паль і змінної продуктивності анкерного палевтискувального пристрою ........................................................ 95 Висновки до розділу 3 ......................................................................... 98 РО ЗДІЛ 4 ТЕХНІКО-ЕКОНОМ ІЧНЕ ОБҐРУНТУВАННЯ ТА П РИКЛАДИ ЕФЕКТИВНИХ РІШ ЕНЬ ПО ВЛАШ ТУВАННЮ ФУНДАМ ЕНТІВ З ВИ КО РИ СТА Н Н ЯМ АНКЕРНОГО ВТИ СКУ ВА Н Н Я......................................... 99 4.1. Приклади ефективних рішень по влаштуванню фундаментів анкерним втискуванням......................................... 99 4.2. Перспективи впровадження нової технології..................... 105 Висновки до розділу 4 ......................................................................... Ю9 ЗАГАЛЬНІ В И С Н О В К И .................................................................. ! ! 0 СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ Д Ж ЕРЕЛ ..................................... 112 Д одатки.................................................................................................... 116 4 ВСТУП Актуальність роботи. Промислові та цивільні будівлі і споруди, які будують, в даний час стають з кожним роком все складніші та й відповідальніші, що, невимушено підвищує вимоги до їх основ та фундаментів. Як удає будівельна практика - саме в області фундаментобудування в найбільшій мірі приховані резерви підвищення ефективності та якості будівельних робіт. Диспропорція в рівні механізації, ступеня індустріалізації і темпах зведення підземних і наземних частин будівель і споруд до теперішнього часу не подолана. Роботи підземного циклу, на частку яких припадає близько 15% трудових затрат і до 40% загальних витрат часу на будівництво, поки ще досить складні, мають високу вартість та вельми трудомісткі. З найбільш перспективних напрямків, що дозволяє в 3-4 рази зменшити обсяг земляних робіт, істотно підвищити рівень комплексної механізації основних робочих процесів при виробництві робіт підземного циклу і скоротити загальні строки будівництва, є застосування прогресивнихпальових фундаментів. Фахівці та вчені в течії багатьох років працюють над вирішенням найважливіших проблем пальового фундаментобудування. Тільки за останні роки в науково-дослідних інститутах і лабораторіях створені десятки нових конструкцій паль, високопродуктивних машин, механізмів, раціональних технологій для виробництва, пальових робіт, застосування яких дозволить знизити трудомісткість і вартість робіт підземного циклу, забезпечити якість і високу технологічність виробництва. З будівельної практики і технічної літератури відомо багато прикладів ефективного застосування різних видів забивних паль, що занурюються за допомогою багатоманітних машин і механізмів. В попередні роки у зв'язку зі значним зростанням обсягів реконструкції старих районів міст та будівництва будівель внутріш ньо-квартальної забудови стала актуальною задача влаштування пальових фундаментів в обмежених міських умовах, а так само в умовах діючих підприємств. Передбачаю чи перспективи розвитку технологій пальових робіт вказується на доцільність використання методу статичного втискування в вищеперелічених місцях, а також в інших місцях, де застосування інших методів занурення практично неможливо або малоефективно. В області вживання методу втискування паль аналіз наукових робіт показує, що його використання обмежується через недосконалість існуючого палевтискувального обладнання. Крім цього, недостатньо вивчений процес втискування паль в різних ґрунтах незважаючи на виконаний ряд досліджень. Розробка і створення в НДІБВ Держбуду палевтискувального пристрою з вакуумним анкером СВО-В-1, захищеного трьома авторськими свідоцтвами [4, 5], але в доопрацюванні якого та вдосконаленні технології є необхідність, відкриває широкі можливості зниження вартості та матеріаломісткості влаштування фундаментів за рахунок заміни дорогих фундаментів на буронабивних палях, які у більшості випадків є єдино можливим рішенням в умовах будівництва поблизу існуючих будівель і споруд, на значно дешевші фундаменти із забивних паль, які занурюють втискуванням. У зв'язку з цим виникає необхідність розробки і дослідження раціональної технології втискування паль, за допомогою нового обладнання, що і обумовлює актуальність даної роботи. Основна ідея роботи полягає в тому, що зниження собівартості влаштування пальових фундаментів поблизу існуючих будівель, а також в інших місцях, що не допускають високого рівня динамічних і шумових впливів може бути досягнуто за рахунок розробки ефективної технології влаштування паль анкерним втискуванням. Науковою гіпотезою є припущення про те, що визначення раціональної технології влаштування пальового фундаменту з залізобетонних паль методом втискування зі спеціальними анкерами в умовах обмеження шумових та вібраційних впливів на неподалік розташ овані будинки і споруди в умовах щ ільної міської забудови, можливе на основі забезпечення збалансованого взаємоузгодження технологічних параметрів комплексного процесу та умов при 6 виконанні робіт з використанням пристроїв анкерного втискування з оптимізацією основних параметрів. М етою кваліф ікаційної робот и магіст ра є дослідження та обґрунтування технології влаштування пальового фундаменту з залізобетонних паль методом втискування, що спричинить можливість підвищити ефективність та знизити вартість, витрати праці і часу на зведення пальових фундаментів. У відповідності з метою кваліфікаційної роботи магістра визначені наступні основні задачі дослідження: - огляд накопичених наукових розробок та практичного досвіду з технології влаштування пальових фундаментів; - визначення раціональних режимів занурення і параметрів паль в складних різноманітних інженерно-геологічних умовах; - дослідженням технологічних параметрів пристрою анкерування та виявлення основних чинників специфіки технології виконання робіт; - дослідження та аналіз технології влаштування пальового фундаменту з залізобетонних паль методом втискування з анкеруванням; - визначення техніко-економічної ефективності та галузі раціонального застосування технології. Область дослідж ень - технологія виконання основних процесів при влаштуванні пальових фундаментів в умовах нового будівництва і реконструкції існуючих; Об'єкт дослідж ення - технологія влаштування паль втискуванням з додатковими анкерними пристроями. Наукова новизна роботи: - встановлені залежності між анкерувальною здатністю і проникністю ґрунтів, продуктивністю вакуумного насоса і необхідної анкерувальної здатності анкера; уточнена та встановлена закономірність зміни тиску в камері анкера в часі; отримані закономірності технологічного процесу занурення паль втискуванням палевтискувальним пристроєм з анкеруванням і встановлено взаємозв'язок між тривалістю процесу занурення паль і конструктивно- технологічними параметрами оптимізованої палевтискувальної установки 7 Практична значимість роботи. Рекомендації щодо вибору раціональних режимів втискування паль в залежності від ґрунтових умов, за визначенням технологічних параметрів анкера і продовжності технологічного процесу занурення паль можуть бути використані при складанні технологічних карт; запропоновані технологічні схеми занурення паль; схеми влаштування пальових полів палевтискувальним пристроєм з анкером. М етоди дослідження: аналіз та узагальнення, аналітичний, кореляційний аналіз, технологічно-організаційне моделювання, перевірка отриманих результатів. Структура і обсяг роботи. Кваліфікаційна робота магістра складається зі вступу, чотирьох розділів, загальних висновків, списку використаних джерел, 6 додатків. Обсяг роботи 124 аркуша. 8 РО ЗД ІЛ 1 О ГЛЯД ІСНУЮ ЧИ Х ТЕХН О Л О ГІЙ ВЛАШ ТУВАН Н Я П АЛ ЬО ВИ Х Ф УН ДАМ ЕН ТІВ 1Л. Існую чі м етоди зан урення зал ізобетон н и х паль та застосуван н я пальови х ф ун дам ен тів . Практика зарубіжного і вітчизняного фундаментобудування показує, що в певних умовах заміна традиційних масивних залізобетонних фундаментів на природній основі пальовими фундаментами дає можливість скоротити на 25- 40% витрати бетону, знизити в 1,5-2 рази трудомісткість робіт підземного циклу, скоротити терміни будівництва [35]. Безсумнівні переваги пальових фундаментів при будівництві будівель і споруд у віддалених районах з недостатньо розвиненою мережею шляхів сполучення. Економічно і перспективно застосування пальових фундаментів при будівництві будівель і споруд в обмежених умовах, коли розробка глибоких котлованів для влаштування стрічкових або стовпчастих фундаментів значно ускладнює будівництво, а відсутність вільних майданчиків на об'єкті, що будується, не дозволяє виконувати роботи при монтажі конструкцій по укрупненій збірці Ш ирокі можливості відкриває застосування пальових фундаментів для комплексної механізації і автоматизації всіх трудомістких процесів при влаштуванні фундаментів, що, безумовно, є великим резервом подальшого підвищення продуктивності праці. Переваги пальових фундаментів пояснюють намічену тенденцію до збільшення обсягів застосування паль, які влаштовують різними способами з використанням різних технологій при будівництві промислових і цивільних будинків та споруд. При влаштуванні пальових фундаментів в даний час застосовуються кілька десятків різновидів паль. Найбільше застосування отримали палі забивні заводського виготовлення, на частку яких припадає близько 90% загального обсягу застосовуваних в країні паль, а пальові фундаменти інших типів становлять близько 10% [35]. М ожна класифікувати використовувані зараз забивні палі по конструкції і за методом їх занурення (рис. 1.1). З наведених у класифікації даних видно, що з точки зору конструкції найбільшого поширення набули залізобетонні палі: з ненапружуваною арматурою, призматичні за формою поздовжнього, квадратні та суцільні за формою і видом поперечного перерізу. У загальному об'ємі готових паль вони складають близько 90%. Для занурення паль заводського виготовлення в даний час в світовій практиці застосовуються такі методи: ударний - забивка паль молотами різної конструкції; вібраційний - занурення паль віброзанурювачами різної частоти; 9 загвинчуванням - за допомогою спеціальних установок; комбінований - поєднання різних методів занурення і статичного втискування (див. рис.1.1). Кожен метод залежно від ґрунтових умов має свою раціональну область застосування (табл. 1.1) [35]. В нашій країні найбільше розповсюдження до 90% отримав ударний метод занурення (див. рис. 1.1), хоча він має ряд суттєвих недоліків. Основними недоліками цього методу є: руйнування голів паль, в результаті чого втрати залізобетону є досить суттєвими; наявність значних динамічних впливів, що призводять до поруш ення цілісності конструкцій поблизу розташованих будівель і споруд; складність застосування забивки в слабкі водонасичені, заторфовані ґрунти великої товщини і глинисті ґрунти з коефіцієнтом текучості І[>0 ,6 , із за того, що не забезпечується нормальна робота дизель-молотів і потрібна точність занурення, а також складність забивки в сильноамортизаційні ґрунти, так як при ударах паля амортизує і занурення її не відбувається [13]. Вібраційний метод занурення залізобетонних паль застосовується в основному в водонасичених пісках і глинистих ґрунтах пластичної консистенції (див. табл. 1.1). Ш ироке використання цього методу обмежується із-за притаманних йому недоліків: складність і висока трудомісткість жорсткого кріплення віброзанурювача до палі; жорстке кріплення віброзанурювача часто призводить до руйнування голів паль; невеликий термін служби занурювана; негативний вплив вібрації на поруч розташ овані будівлі та споруди [34]. Вібраційний метод застосовується в основному для занурення і виймання металевих ш пунтових паль. Таблиця 1.1 - Умови застосування методів занурення паль в залежності від виду ґрунту Вид ґрунтів Метод занурення паль 1 2 Нескельні ґрунти всіх видів Ударний Слабкі водонасичені піщані Вібраційний ґрунти, зв'язні ґрунти текучої і текуче-пластичної консистенції Щебенево-галькові, гравійно- Загвинчування піщані, глинисті, мерзлі (піщані і глинисті) ґрунти Слабкі пилуваті піщані ґрунти, Комбінований (вібровтискування) зв’язні ґрунти текучої і текучо- пластичної консистенції В піщаних ґрунтах відомостей Втискування немає. Глинисті і суглинні ґрунти текучої і текуче-пластичної консистенції 10 М етод загвинчування паль застосовується в основному там, де необхідно великі зосереджені навантаження передати на відносно невеликі площі основи, а також при зведенні анкерних фундаментів, що працюють на висмикувальне навантаження [31]. До недоліків методу слід віднести необхідність виготовлення спеціальних комбінованих паль, а також потужних приводів для їх загвинчування. Комбіновані методи занурення, до яких відносяться віброударний, вібровтискувальний і метод занурення паль ударним вібровтискуванням (див. рис. 1.1), хоча й дозволяю ть в якійсь мірі розш ирити область застосування того чи іншого способу, але про все ж не усувають істотних недоліків перерахованих вище методів, основними з яких є: передача значних динамічних впливів на довколишні будівлі і їх конструкції; відсутність прямого контролю несучої здатності кожної занурюваної палі. Зазначених недоліків позбавлений метод статичного втискування. Цей метод має ряд переваг: відсутні динамічні навантаження як на занурюєму палю, так і на конструкції поруч розташ ованих будівель; забезпечує високу точність занурення; дає можливість здійснювати безперервний контроль зусилля втискування, що дуже важливо для оцінки несучої здатності палі; виключається вібрація і загазованість повітря, що важливо з позицій охорони навколишнього середовища [23]. Однак, незважаючи па переваги даного методу, він ще не знайшов ш ирокого застосування при влаштуванні пальових фундаментів на забивних палях. 1.2. Способи втиск уван н я паль та сучасн і техн ол огіч н і засоби З практики фундаментобудування і технічної літератури відомі різні пристрої, способи й устаткування для занурення паль втискуванням. Вживане в даний час обладнання для втискування паль класифікується за способом: переміщення; сприйняття реактивного зусилля; передачі втискувального зусилля; по типу робочого органу; по безперервності процесу втискування (рис. 1 .2 ) [23]. Технічні характеристики найбільш часто застосовуваних палевтискувальних установок, а також склад і тривалість виконання технологічних циклів деякими з них наведені відповідно в табл. 1.2 і 1.3. Вперш е в нашій країні метод втискування був застосований наприкінці 50-х років. Для занурення паль використовувалися установки АВС -3 і АВС-35. Згідно класифікації (див. рис. 1.2) ці установки відносяться до агрегатів, які самопереміщ уються на базі тракторів з самохідним привантаженням при поліспастному робочому органі безперервної дії з торцевої передачею втискувального зусилля на голову палі. В ідмінною особливістю даних 11 установок є те, що вони змонтовані на двох тракторах, один з котрих є привантажу вачем . Аналізуючи тривалість і склад виконання окремих технологічних операцій установкою АБС -35 (див. табл.1. 3) слід відмітити, що близько 88% загальної тривалості циклу складають допоміжні операції, що є найгіршим показником серед існуючих установок. Іншими недоліками є: обмежена область застосування - тільки в глинистих ґрунтах з ІЩ 0,3, через невелике зусилля втискування (див. табл. 1.2); необхідність вільного доступу до точки занурення; неможливість занурення палі, якщо відмітка її голови перебуває вище 60 см над рівнем землі; для влаштування лідируючих свердловин необхідний додатковий механізм. Певний інтерес представляє пальовтискувальна установка на базі екскаватора Е-754 [15, 24]. Ця установка має ряд переваг в порівнянні з установками АВС-3 і АВС- 35, зокрема дозволяє: втискувати кущі паль з мінімально допустимою відстанню між осями паль; влаштовувати лідерні свердловини шляхом втискування трубчастого лідера; проводити статичні випробування паль. Крім цього, маючи однакову тривалість операцій втискування, дозволяє в два рази зменшити час на виконання допоміжних операцій / див. табл. 1.3 /. До недоліків установки можна віднести невелике зусилля втискування до 420 кН і обмежену довжину паль до 3 м (див. табл. 1.2 ). Щ е одним представником самохідних установок на базі екскаватора, в яких зусилля втискування сприймається власною вагою, є установка УСВ-120 на базі екскаватора ЕО-6122 [1]. Технологічний цикл занурення палі включає наступні операції: опускання щогли в горизонтальне положення, поворот аутригерів в сторони; завантаження паль за допомогою автокрана в опорні ролики каретки і поворотної опори; фіксація палі в каретці і механізмі затиску; поворот щогли у вертикальне положення; встановлення щогли в задане кутове положення по приладу "Вертикаль 20В "; занурення палі в ґрунт; самохідне переміщ ення установки на нову точку занурення палі. До недоліків наведеної технології та установки слід віднести потребу в додатковому вантажопідіймальному механізмі для завантаження палі в опорні ролики каретки затискного пристрою, а також, в разі занурення складених паль, для установки верхньої секції до робочого органу / затиск /; можливість руйнування тіла палі, так як передача втискувального зусилля здійснюється через бічні грані палі; циклічність роботи робочого органа, що знижує продуктивність; велика маса установки. 12 Таблиця 1.2 - Технічні характеристики палевтискувальних установок № Наймену Установка на базі тракторів і екскаваторів М остові установки Несамохідна Установка вання на кранах установка з вакуум п/п показників конструкції ним на базі на базі на базі на базі з траверс на базі тресту № 101 анкером / тракторів екскаватора трактора ТІ 00- екскаватора ним візком крана КБ- С-100 Е-754 МГЛ ЕО-6122, і краном 160 конструкція УСВ-120 СКБ-1 УП1/ і Розміри паль, що 30x30 30x30 35x35 30x30 труби 40x40 35x35 занурюються , переріз, см довжина, м 7 7 - 16 8 19-20 32 16 2 Максимальне 400 420 680 800 600 1300 2000 1150 зусилля вдавлення, кН Швидкість 1,5-3,0 - 3,0 2,5 2,4 1,2 0,2 1,5-2,5 вдавлення, м/хв. 4 Тип механізму канатно-блочний гідравлічний цепний гідравлічний канатно- вдавлення багатоциліндровий блочний 5 Загальна маса 40,4 - 40,0 105 80 140 200 62,5 установки,т 6 Спосіб передачі Торцева передача Бічна передача Торцева Бічна передача Торцева втискувального передача передача зусилля 7 Тип і маса Трактор Знімальне Інвентарний Екскаватор Бетонні Чавунні болванки Вакуумний привантаження, т С-100, привантаже анкер 100 блоки,32 анкер або спосіб 18,35 ння анкерування 8 Наявність Трубчатий лідер Бурове Бурове обладнання для обладнання обладнання влаштування свердловин Таблиця 1.3- Склад і тривалість технологічних циклів занурення паль різними палевтискувальними установками № Найменування технологічних операцій М арки палевтискуючих агрегатів п/п циклу занурення АВС-35 Установка на УСВ-120 М остові установки на базі базі кранів екскаватора К Б -160 СКБ-1 Е-754 1 Переміщ ення агрегату на точку 1,8 1,5 1,8 1,5 2,6 занурення, хв. 2 Наводка установки на точку, хв.. 4,5 0,5 0,7 - - 3 Опускання щогли в горизонтальне 1,0 положення, хв. 4 Навантаження палі в опорні ролики 4,0 каретки з фіксацією її в механізмі затиску, хв.. 5 Стропування, підтаскування, підйом і 3,0 3,0 5,5 6,3 заведення палі в робочий орган, хв.. 6 Установка і вивірка палі, хв.. 4,7 2,0 3,0 - 2,5 7 Занурення палі, хв.. 2,5 2,5 5,0 3,0 3,2 8 З'їзд установки з палі, хв.. 2,0 0,5 1,0 - - 9 Тривалість допоміжних операцій, хв.. 16,0 7,5 11,5 7,0 11,4 10 Загальна тривалість циклу вдавлення, 18,5 10,0 11,5 10,0 14,6 хв.. З мостових з палевтискувальних установок, де реактивні зусилля також сприймаються власного вагою, слід виділити установку з траверсним візком і краном СБК-1 [34]. Ця установка без допоміжного обладнання забезпечує виконання всіх технологічних операцій по стропуванню, підтаскуванню, піднесенню, установці палі на точку біля занурення, а також втискуванню палі, у зв'язку з чим її продуктивність вище, ніж у інших установках, але вимагає додаткових витрат по підготовці майданчика будівництва, транспортуванню, монтажу та демонтажу, а також має відносно невелике зусилля втискування до 600 кН (див. табл. 1.2 ). Інтерес представляє також мостова установка на базі крана К Б -160, яка володіє надвеликим зусиллям втискування серед усіх мостових установок (див. табл. 1.2). До недоліків наведеної установки слід віднести складність застосування в обмежених умовах і велика металоємність. До несамохідних палевтискувальних установок відносяться установки конструкції тресту К- 101 і СКБ ВНДІ монтажспецбуду і ВНІбуддормаш а [14]. Хоча обидві установки і володіють найбільшим з усіх існуючих агрегатів зусиллям втискування до 2000 кН (див. табл. 1.2), вони не технологічні, вимагають додаткового вантажопідйомного обладнання для установки палі, а також значних витрат часу як на підготовчі роботи, так і на сам процес втискування; продуктивність установок - одна паля в зміну. Викликає інтерес установка для втискування паль УБПС-640 [20] конструкції Укр ПКТИ Гідроспецбуду, в якій реактивні зусилля передаються не на громіздкий завантажувальний пристрій, а на залізобетонну плиту, розташовану під втискувальною установкою. Плита має вікна для анкерів і палі і згодом становиться ростверком. Така установка застосовна для реконструкції фундаментів всередині будівлі з невеликими навантаженнями на палю 300-400 кН. Загальним і найбільш істотним для всіх наведених вище палевтискуючих установок є те, що зусилля втискування в них забезпечується за рахунок власної ваги устаткування або додаткового привантаження, чим обмежуються можливості створення досить великих зусиль втискування і викликає ускладнення в експлуатації обладнання через його громіздкість і більшу вагу, Зокрема, застосування важких палевтискуючих установок, наприклад агрегату НІІОСП на базі трактора загальною масою 180 т [33], небезпечно для поруч розташ ованих будівель через можливі додаткові осідання фундаментів від привантаження. 15 Одним з основних способів збільш ення зусилля втискування без збільшення ваги устаткування є застосування різних анкерних пристроїв, які сприймають реактивні зусилля при втискуванні палі. Враховуючи наявні результати статичних випробувань забивних паль на втискувальне навантаження слід зазначити, що для забезпечення втискування паль в масовому будівництві анкерні пристрої повинні бути розраховані на висмикувальні зусилля 1000-1200 кН [10]. Аналіз конструкцій анкерів показав, що переважна більшість їх призначена для одноразового використання. До таких анкерів відносяться звичайні забивні, буронабивні, козлові і з коренеподібні палі [15]. Усі вони не придатні для ефективного використання як анкери палевтискувальних установок, оскільки їх влаштування вимагає тривалого часу, великих матеріальних і трудових затрат. В патентах Японії в пристроях для втискування паль, анкеровка установок виконується за допомогою різних захоплень і пристосувань до раніше занурених паль. Такий спосіб анкерування має ряд недоліків: в залізобетонних палях може бути поруш ена цілісність стовбура; можливий зрив і підйом паль, які є анкерними, що може призвести до пониження їх несучої здатності вже в якості робочих паль, що працюють на втискувальне навантаження. Ефективніш им вирішенням анкерування палевтискуючих установок є застосування інвентарних анкерних пристроїв, що забезпечують влаштування, заанкерування агрегатів в перебігу його нормативного строку служби. З відомих анкерних пристроїв багатократного використання можна виділити три групи анкерів: пристрої, заанкерівання яких відбувається в попередньо пробурених свердловинах; анкера,які загвинчують і анкера, які використовують атмосферний тиск Землі. До перш ої групи відноситься анкер, запропонований В.К. Дударовим, який використовується в палевтискувальному агрегаті на базі трактора Т-100 М ТП [2]. Застосування цього анкера дозволило занурювати палі із зусиллям в 1,5-2 рази більшим, ніж аналогічні установки при приблизно однаковій власній вазі установок (див. табл.1.2). Однак наявність операції буріння лідируючої свердловини для пристрою анкера значно збільш ує тривалість циклу занурення палі. В Одеській державній академії будівництва та архітектури (ОДАБіА) розроблена конструкція інвентарного анкера в складі установки для випробування паль. Недоліком такого анкера є необхідність влаштування лідерної свердловини, а також засипки її ґрунтом після встановлення анкера в 16 забої свердловини. Багатоопераційність процесу установки анкера значно ускладнює і подовжує цикл його влаштування. Анкера, які загвинчують - у вигляді гвинтових паль, використовуються для анкерування зондувальних установок, а також в установках для статичних випробувань паль [6 , 34]. Є авторське свідоцтво в якому анкера,що загвинчують використовуються для анкерування палевтискувальної установки. В патенті Японії описаний спосіб занурення паль втискуванням, що полягає в тому, що в ґрунт загвинчують бур, в який потім вставляють і втискують палю. Основними недоліками гвинтових анкерів є відносно велика тривалість їх влаштування та низька несуча здатність в слабких ґрунтах. Анкерні пристрої третьої групи - вакуумні анкера, поки не знайшли широкого практичного застосування в якості анкерів, хоча з патентної інформації відомо кілька авторських свідоцтв, як по конструкції, так і за їх застосуванню в установках для випробувань і втискування паль [6]. Ці анкера мають ряд переваг в порівнянні з анкерам перших двох груп: при їх заанкеруванні глибина занурення анкера не перевищує 0,5 м, що виключає поруш ення природної будови ґрунту на велику глибину; час заанкерування не перевищує 10 хв.; дозволяє отримувати анкерні зусилля 1000- 1500 кН. Узагальнюючи аналіз існуючих анкерів багаторазового використання слід зазначити, що вакуумні анкера найбільш повно відповідають вимогам, які пред'являються до анкерних пристроїв палевтискувальних установок як по анкеруючій здібності, так і за часом заанкерівання. Основним гальмом, що перешкоджає широкому застосуванню цих анкерів є те, що їх робота ще недостатньо вивчена і відсутній інженерний метод розрахунку технологічних параметрів. Використання вакуумного анкера [4] в якості анкерного пристрою, дозволило створити в НІІБП Держбуду палевтискувальну установку [5], яка представляє собою повноповоротний палевдавдювальний агрегат (рис. 1.3 ), що включає базову машину на котрій за допомогою копрової щогли і опорної балки підвіш ена упорна рама зі змонтованим на ній за допомогою гідроциліндрів вакуумним анкером, що з ’єднаний всмоктувальним шлангом з вакуумним насосом. В передній частині опорної рами маються блоки нерухливої частини поліспастової системи; блоки рухомої частини поліспаста розташовані на наголовнику, підвішеному на копровій щоглі і має можливість переміщатися по її направляючим. На опорній балці за допомогою гідроциліндрів змонтовані опорна плита, розміщені гідростанція і вакуумний насос. 17 Пристрій і призначення складових частин обладнання наступне. Копрова щ огла являє собою трубчастий елемент з направляючими із кутиків. У верхній частині щогли є кронштейн з блоками для канатів вантажних лебідок (один канат запасовується в поліспастну систему для втискування палі, інший - для підйому наголовника в верхнє положення, третій - для підтаскування і підйому палі). Щ огла служить для підвіш ування опорної рами на стрілі крана і спрямовуючої для наголовника. Упорна рама являє собою зварену конструкцію, яка складається з двох поздовжніх балок коробчастого перерізу, в передній частині пов'язаних поперечними балками, поверх яких покладений настил. Для зменшення довжини рами при транспортуванні в поздовжніх балках мається фланцеве з'єднання. Рама служить для передачі реактивних зусиль, що виникають при втискуванні палі на вакуумний анкер. Вакуумний анкер являє собою зварену прямокутну або овальну металеву камеру, в нижній частині якої є обойма. Кришка камери виконана у вигляді рухливої діафрагми, яка за допомогою прогумованої тканини герметично з ’єднується зі стінками камери. Наголовник представляє собою зварену листову конструкцію,на одному кінці якої знаходиться гніздо для заведення голови палі, а на інший розміщені блоки рухомої частини поліспаста. Наголовник призначений для передачі зусилля втискування від поліспастної системи на голову палі. Опорна балка являє собою конструкцію коробчастого перерізу, в якій є гніздо для установки аутригера, вушка для з'єднання її до поворотної платформи крана, а також майданчик для розміщ ення гідростанції і вакуумного насоса. Опорна балка призначена для з ’єднання хвостової частини опорної рами з поворотною платформою крана і передачі опорних реакції на опорну плиту (аутригери). Гідростанція призначена для привода гідроциліндрів, що з ’єднують опорну раму з вакуумним анкером і опорну балку з опорною плитою. Вакуумний насос призначений для відкачування повітря з камери вакуумного анкера і створення в ньому розрідження. Палевтискувальний агрегат працює таким чином. За допомогою гідроциліндрів вакуумний анкер і опорна плита опускається на поверхню ґрунту, під наголовник встановлюється паля, вмикається вакуумний насос, завдяки якому в камері анкера утворюється зусилля, яке притискає діафрагму (плиту) анкера до ґрунту. При включенні в роботу головної лебідки крана зусилля від її канату передається через поліспастну систему на голову палі і гідроциліндри на діафрагму вакуумного анкера. Опорна рама тут працює як важіль, точкою опори котрої є опорна плита (рис 1.4). 18 ЗАБИВН І ПАЛІ ПО КО НСТРУКЦІЇ М ЕТО Д ЗАН УРЕН Н Я За За формою За формою По виду матеріалом поздовжнього поперечного поперечного паль перерізу перерізу перерізу 90% 10% 1 / \ і 1 XX зх 9 X X X X хX X зХ X X X X ч н X X X О X X X X X X XX XX н © о Xо Xн а чя н В X зХ X X ю X X о X X о X ч х X ч X 'З & ч о X 'З’ X т м о X м X .3 ч и. Xн X X X XX X >Ы> і© н и 'З ©н Н З &X 'З & X х а Xо з XX а иX юX і© г X Xи О н нX еЯо № х в В X в м го Ї Ї ео О X 3 ненапруженою арматурою 3 напруженою арматурою Віброударнпй Вібровтискування У дарне вібровтиснення Рис. 1.1. Класифікація забивних паль Ударне вірровдав лення Рис. 1.2 Способи занурення паль заводського виготовлення. с̂Ол\"л\\ Х\\ ч\'\ \\v-\V4 ■ - '\\\ • • ч;ч‘ ) 1 Ка V Рис. 1.3 Схема втискувальної Рис. 1.4. Схема розподілу зусиль при установки СВО-В-1 зануренні паль пальовтискувальним 1- базова машина; 2 - наголовник; агрегатом СВО-В-1: Рвд- втискувальне З- копрова стійка; 4- канати зусилля, що передається на голову палі втискувального поліспаста; 5- через наголовник від втискувального паля; 6- блок нерухомої поліспаста; Яд - реактивне зусилля, що частини поліспаста; 7- опорна передається на раму через канати рама; 8- вакуумний анкер; 9- поліспаста; Я а - Реакція в рамі від додаткова лебідка; 10-опорна анкера; БСП - реакція в рамі від опорних плита; 11-опорна балка; 12- плит; 1-канати поліспаста; 2 - паля; 3- гідростанція; 13- вакуумний опорна рама; 4- вакуумний анкер; 5- насос опорна плита. 20 Відмітними особливостями пальовтискувального обладнання СВО-В-1 від існуючих, наведених вище є: використання в якості інвентарного анкерного пристрою вакуумного анкера; реактивні зусилля при втискуванні передаються через опорну раму на вакуумний анкер і опорну плиту. Аналізую чи технічні характеристики пальовтискувальних установок, наведених в табл.1.2, слід зазначити, що установка СВО-В-1 дозволяє розвивати зусилля втискування до 1150 кН, що в 1,5-3 рази більше зусиль, створюваних мобільними пальовтискувальними агрегатами, при цьому власна вага установки майже в два рази менше зусилля втискування. Застосування цієї установки відкриває широкі можливості по використанню методу втискування паль в масовому будівництві, але застосування установки стримується через відсутність раціональних прийомів виконання окремих операцій та розробленої вдосконаленої технології. 1. 3. О гляд п р оц есу втиск уванн я паль та досл ідж ен ь в ідом их в ітч и зн ян и х та зар уб іж н и х вчених В різні роки експериментальні дослідження занурення паль втискування виконувалися в НІІОБП ім. Н.М. Герсеванова, НІІпромбуді, ВНІІГСе та інших організаціях. Найважливіш і дослідження в цій області проводилися професорами Н.В. Гончаровим, В.П. Буровим, В.Г. Березанцевим та іншими вченими. Дослідження проводилися як в лабораторних умовах на моделях [37], так і на будівельних майданчиках з природною структурою залягання ґрунтів. При цьому досліджувалися різні фактори, що впливають на процес занурення паль, серед яких основними є наступні технологічні чинники: ш видкість і глибина занурення, кут загострення палі і загальне зусилля втискування [17]. Останній чинник надає визначальне значення як на процес занурення так і на вибір палевтискувального обладнання. Тому вивченню впливу перш их трьох факторів на зусилля втискування в проведених дослідженнях виділяється основна увага. Відносно питання впливу швидкості занурення палі на опір ґрунту мається достатньо досліджень, однак результати їх вельми суперечливі, хоча всі вони базуються на експериментальному матеріалі. Так, досліджуючи вплив швидкості занурення зонда на опір глинистого ґрунту, Н .П .Клейніним виявлено збільш ення опору ґрунту із збільшенням швидкості для діапазону ш видкостей 0,36-2,1 м/хв. Така ж залежність опору ґрунту від швидкості встановлена В. Ф. Бабковим в діапазоні швидкостей 0,02- 20 м/хв. У той же час результати експериментів, виконані Г.К. Бондарчуком в глинистих ґрунтах показали, що збільш ення швидкості зонда від 0,15 до 1,6 21 м/хв. викликає не збільшення, а зменшення величини опору ґрунту. Автори пояснюють це впливом порового тиску, який може бути настільки значним, що поблизу зонда ґрунт віджимається від вістря. На зменш ення опору ґрунту при втискуванні зі збільш енням швидкості від 0,8 до 1,6 м/хв. вказується і в інших наукових працях. Експериментальні дослідження з визначення впливу швидкості занурення наконечника зонда на опір лесового ґрунту, виконані Б.І. Кулачкіним і дослідження проведені С. І. Рокасом дозволили їм зробити висновок, що вплив швидкості занурення зонда на опір ґрунтів має складну природу і проявляється відмінність навіть в дуже подібних геологічних умовах і наявні дані не дозволяю ть установити інтервали зростання або зменшення опору ґрунту при зміні швидкості. Дані експериментальних досліджень, наведені в роботі [17], в яких на підставі втискування паль перетином 0,3x0,3 і довжиною 3, 6 і 9 м в однорідні глинисті ґрунти визначався вплив швидкості і глибини занурення на величину зусилля опору показали, що для паль довжиною 3 м спостерігається деяке зниження зусилля втискування при ш видкостях вище 0,8 м/хв.; для паль довжиною 6 м і більше зниження зусилля втискування в інтервалі швидкостей 0,8-1,6 м/хв. досягає 30%. Пояснюється це тим, що бічний опір для довгих паль має більш у питому вагу і грає головну роль у сумарному навантаженні. Результати експериментів, наведені в роботі [9], в яких досліджувався вплив загострення палі на загальне зусилля втискування при постійній швидкості показали, що при кутах загострення від 90° до 60° і зменшенні кута до 30° зусилля втискування зменшується відповідно на 5-10% і 15-20% у порівнянні з зусиллям втискування при куті рівному 180° - 90°. Аналізуючи наведені дані можна вважати, що в глинистих ґрунтах із збільшенням кута загострення більш 45° значного зменш ення опору зануренню не спостерігається. Важливим питанням дослідження процесу втискування є те, як розподіляється загальне зусилля втискування між вістрям і стволом палі, а також їх взаємовплив при її зануренні. У ряді робіт відзначається істотний взаємовплив окремих елементів палі один на одного. Зокрема, при визначенні несучої здатності паль В.Г. Березанцев приймає, що зусилля, яке сприймається стволом палі передається на ґрунт в площ ині вістря і діє в якості додаткового привантаження до побутового тиску, переш коджаю чи випиранню ґрунту з під вістря, що приводить до збільшення несучої здатності палі. Але є інша думка, та приймається навпаки, що напруження, що діє під нижнім кінцем палі, призводить до збільшення бокового обтиску ствола в її нижній частині, і як наслідок цього, до 22 збільшення несучої здатності палі. Посилаючись на експериментальні дані в роботах автори також приходять до висновку, що облік впливу вістря призводить до збільшення несучої спроможності палі. Аналізуючи наявні дані щодо розподілу несучої спроможності палі між вістрям і стволом можна в якійсь мірі зіставити якісну картину їх взаємовпливу, але неможна дати відповідь на питання впливу швидкості, кута загострення, глибини занурення на розподіл загального опору ґрунту між вістрям і бічною поверхнею палі. Аналіз стану досліджень процесу втискування паль в опублікованій літературі дозволяє відзначити, що проведені дослідження виконані в основному в глинистих ґрунтах і практично відсутні в піщ аних ґрунтах. Висновки до розділу 1 Аналіз технологій влаштування пальових фундаментів показав, що найбільшого пош ирення набули забивні палі, що занурюються ударним способом. Однак застосування його в обмежених умовах будівництва обмежується через притаманних ним недолікам, пов'язаних в першу чергу з наявністю значних динамічних впливів на довколишні будівлі і споруди. Найбільш раціональним в таких умовах є метод статичного втискування, однак він не отримав широкого застосування через недосконалість палевтискувального обладнання. З існуючих палевтискувальних установок найбільш у занурювальну здатність (зусилля втискування) мають несамохідні установки, проте вони не технологічні і мають невелику продуктивність. М остові установки мають найвищу продуктивність, але вимагають ретельної підготовки майданчика і значних витрат часу і праці на їх монтаж і демонтаж. М обільні палевтискувальні установки найбільш технологічні і універсальні, проте мають відносно невеликі зусилля втискування, що пов'язано в першу чергу з тим, що це зусилля сприймається власною вагою установки або додатковим привантаженням, що є істотним недоліком майже всіх існуючих палевтискувальних установок. Одним із шляхів збільш ення занурювальної здатності палевтискувальних установок є застосування інвентарних анкерних пристроїв, з яких найбільш кращими є вакуумні анкери, проте їх робота практично не вивчена. Створення мобільної палевтискувальної установки на базі використання вакуумного анкера, що має зусилля втискування в 1 ,5-3 рази більше, ніж будь- яка інша мобільна установка, відкриває широкі можливості для застосування методу втискування, але відсутність вдосконалення розробленої технології занурення паль за допомогою даної установки стримує її використання. 23 РОЗДІЛ 2. ДО СЛ ІДЖ ЕН Н Я П РОЦЕСУ ЗАНУРЕННЯ ПАЛЬ ВТИСКУВАННЯМ ТА ТЕХНОЛОГІЧНИХ ПАРАМЕТРІВ АНКЕРНОГО ОБЛАДНАННЯ 2Л. М етодика проведення досліджень Аналіз наявних експериментальних даних з питання дослідження процесу втискування паль показав, що в глинистих ґрунтах це питання досить вивчене, в той же час, аналогічні достатні дослідження в піщаних ґрунтах практично відсутні. Крім цього відсутні вдосконалення будь-яких рекомендацій щодо вибору режимів занурення і параметрів паль при зануренні їх пальовтискувальною установкою з вакуумним анкером. Виходячи з цього аналіз та дослідження процесу втискування паль передбачалося виконувати в піщаних ґрунтах на моделях. При цьому вирішувалися такі завдання: - аналіз та дослідження впливу швидкості втискування і кута загострення палі по глибині занурення на загальне зусилля втискування; - визначення закономірностей розподілу загального зусилля втискування між вістрям і бічною поверхнею палі в процесі занурення. В процесі аналізу досліджень, проведених в натурних умовах додатково вирішувалися такі завдання: - становлення максимально можливих зусиль втискування, що розвиваються установкою з вакуумним анкером та їх оптимізація; - виявлення раціональних режимів занурення паль виходячи з технічних можливостей пальовтискувального обладнання з оптимізацією; - визначення раціональних параметрів паль, що занурюються в залежності від ґрунтових умов; - оцінка несучої здатності паль занурених втискуванням за допомогою установки С В О -В -1. Крім цього передбачалося отримання аналітичної залежності для визначення тривалості операції втискування палі за допомогою установки з вакуумним анкером. Дослідження процесу втискування на моделях виконувалися в лабораторних умовах на установці для занурень моделей паль (рис.2 .1), вона включає ґрунтовий лоток розміром 1000x1000x1300мм, до якого за допомогою упорів кріпиться опорна рама, в середній частині якої розміщені блоки нерухомої частини поліспаста. До опорної рамі за допомогою вушок і осі кріпиться копрова стійка, яка може нахилятись вперед-назад за допомогою тяги. У верхній частині копрової стійки є кронштейн з блоками для запасовки канату підйому наголовника, в нижній частині якого знаходиться гніздо для 24 розміщ ення гідравлічного датчика для вимірювання загального зусилля втискування і установки самої палі, а у верхній закріплені блоки рухомої частини поліспасту. Наголовник призначений для передачі зусилля втискування від поліспаста на голову палі. До задньої частини ґрунтового лотка, за допомогою вушок і пальця навішується рама, до якої на болтах кріпляться двигун і редуктор з барабаном для намотування канату поліспасту, що втискує. Обертальний момент від двигуна передається на редуктор через клиноремінну передачу і чотирьохступінчасті шківи, за допомогою яких можна міняти швидкість обертання барабана, а отже і швидкість занурення моделі палі. В якості моделі палі використовувалася металева паля перерізом 60x60мм довжиною 1000 мм, схема якої представлена на рис.2.2. Конструкція моделі палі влаш тована таким чином, що дозволяє передавати зусилля втискування по вістрю від наконечника за допомогою стержня на гідравлічний датчик, вмонтований в оголовок палі, який за допомогою шлангів високого тиску з'єднаний з манометром, який дозволяє фіксувати величину цього зусилля. Крім цього заміна наконечника дозволяє отримувати палю з різними кутами загострення. Для додання бічній поверхні палі фактури бетону вона обклеєна наждачним папером. М одель палі занурювалася в піщаний ґрунт на глибину 95 см, відносне заглиблення дорівнює 95/6=16, що відповідає відносним розмірам натурних паль. Розміри лотка і моделі обрані з розрахунком щоб вплив стінок і днища лотка на результати дослідів був мінімальним. За даними ряду авторів [8 , 11] величина напруженою зони, що виникає в піщаній основі, при статичному навантаженні не перевищує 6-8 діаметрів від осі палі в радіальному напрямку і 5- 6 діаметрів палі по глибині нижче її підошви. Одним з головних вимог лабораторних досліджень при повторенні дослідів є ретельна аналогія експериментів, що дозволяє при порівнянні результатів отримати мінімальний розкид даних. Одним з важливих показників, що характеризують ідентичність пальових основ є густина ґрунту, яка досягалася пошаровим ущ ільненням за допомогою майданного вібратора розміром 300x950 мм. Аналіз попередніх дослідів при відпрацюванні методики експериментальних досліджень показав, що для отримання однорідної основи з щільністю в сухому стані 1,63 г/см3, шар піску, що засипали в лоток повинен мати товщину 10-12 см і ущ ільнюватися вібратором в перебігу 1 хв. Багаторазовий відбір проб ґрунту після дослідного влаштування пальової основи, що виконувався на різній глибині в ш аховому порядку через 15-20 см показав, що така методика дозволяє отримати практично однорідну основу, 2 щільність при цьому коливалася в межах від 1,62 до 1,64 г/см , що складає менше 2%. Щ ільність контролювалася в процесі кожного влаштування моделі основи. Щ ільність верхнього шару завтовшки 4 см зазвичай відрізнялася неоднорідністю, тому після влаштування основи цей шар зрізався. Підготовка досліду проводилась наступним чином. Лоток завантажувався ґрунтом знизу вгору з пошаровим ущ ільненням вібратором. Згідно номеру досліду на моделі палі встановлювався наконечник з потрібним кутом загострення, а за допомогою ш ківів на двигуні і редукторі встановлювалася необхідна швидкість занурення. Опорна рама кріпилася до лотка за допомогою упорів над точкою, де передбачалося занурення палі. Наголовник піднімався у верхнє положення і під нього встановлювалася паля. При включенні лебідки зусилля на неї передавалося через поліспастну систему на голову палі і рухлива обойма разом з наголовником переміщалася вниз, втискуючи модель. Глибина занурення моделі палі фіксувалася по мітках, зроблених на тілі палі. Загальне зусилля втискування і зусилля втискування по вістрю фіксувалося через гідравлічні датчики по манометрам і далі по тарирувальним кривим переводилися в одиниці зусилля - кН. Зусилля втискування по бічній поверхні визначалося як різниця між загальним зусиллям втискування і зусиллям втискування по вістрю. З метою відпрацювання методики дослідження процесу втискування паль на моделях були виконані попередні занурення моделей паль. Зміст і кількість дослідів по дослідженню процесу втискування палі вказано в табл.2 .1. Крім цього якщо результати двох однотипних занурень відрізнялися більш ніж на 10%, то призначалось третє занурення. Занурення паль в натурних умовах виконувалося за допомогою втискувальної установки СВО - В -1 . Дослідження процесу втискування виконувалося при зануренні дослідних залізобетонних паль і тензометричної палі. Схема конструкції і підключення тензопалі показана на рис.2.3. Тензопаля являє собою інвентарну металеву палю перерізом 0,3х 0,3 м довжиною 8м (дві секції по 4м). Складається вона з тіла палі і знімного наконечника. На голові і підошві тіла палі, а також безпосередньо на гранях наконечника, що знімається є гнізда для установки датчиків ДКМ. Всередині розміщене електричне розведення до кожного датчика, яке виведене на загальне розняття, через яке за допомогою кабелю управління та комутуючого пристрою п о є д н у є т ь с я до приладу, який реєструє. За допомогою датчиків, 26 встановлених на підошві тіла і наконечнику палі замірюється зусилля втискування по вістрю, а за допомогою датчиків, встановлених на голові тензопалі вимірюється загальне зусилля втискування. Зусилля втискування по бічній поверхні визначається аналогічно як і для моделі. Таблиця 2 .1 - Зміст і кількість дослідів № Характер Ш видкість занурення, м/хв.. Загальна п/п експериментів 0,44 2,02 кількість Глибина занурення, см дослідів 25 50 75 95 25 50 75 95 1 Занурення моделей з кутом загострення 30 ° з визначенням зусилля втискування: загального 2 2 2 2 2 2 2 2 16 по вістрю 2 2 2 2 2 2 2 2 16 2 Те саме з кутом загострення 180° з загального 2 2 2 2 2 2 2 2 16 по вістрю 2 2 2 2 2 2 2 2 16 Разом 8 8 8 8 8 8 8 8 64 При зануренні дослідних залізобетонних паль загальне зусилля втискування фіксувалося за допомогою динамометра ДПУ -100-2, запасованого в глуху гілку втискувального поліспаста. Глибина занурення фіксувалася по мітках, зробленим на тілі палі через 0,5 і 1,0 м. Ш видкість втискування по глибині занурення визначалася як відношення відрізка довжини палі, який дорівнює одному метру, до проміжку часу за який паля занурювалася на цей відрізок. Середня ш видкість визначалася як відношення всієї довжини палі, зануреної в ґрунт до відрізку часу її занурення. Час замірявся за допомогою секундоміра. При втискуванні дослідних паль досліджувалися ш видкість втискування і загальне зусилля втискування по глибині занурення, а за допомогою 27 9 16 15 Ц В 12 И Рис.2 .1. Схема конструкції установки Рис.2.2. Схема конструкції моделі для дослідження процесу втискування палі: паль на моделях: 1-наконечник; 2 -тіло моделі палі; 3 - 1-грунтовий лоток; 2-упори; 3-блоки стержень; 4-центрувальний пристрій; нерухомої частини поліспаста; 4- 5-гідравлічний датчик; 6 -оголовник опорна рама; 5-копрова стійка; 6- палі; 7-шланг високого тиску; 8- гніздо для заведення палі; 7- манометр. наголовник; 8-блоки рухомої частини поліспаста; 9-кронштейн; 10-тяга; 11- двигун; 12-рама; 13-клиноремінна передача; 14-чотириступеневий шків; 15-редуктор; 16-барабан. 28 Рис.2.23.Схема конструкції і підключення тензометричної палі: 1-накоінечник палі; 2- тіло тензопалі; 3-датчики ДКМ; 4-електрична розводка; 5-кабель управління; 6 -комутуючий пристрій ; 7-реєструючий прилад. Рис.2.4.Вид лабораторної установки в процесі занурення однієї з моделей паль. ЗО тензопалі - розподіл загального зусилля втискування між вістрям і бічною поверхнею. Дослідження з визначення впливу кута загострення палі на загальне зусилля втискування виконувалося за допомогою дослідних паль з кутами загострення 45° і 180°. При цьому занурення паль виконувалося почергово, на відстані не менше 6с1св (де сІсв - сторона перерізу палі), щоб виключити взаємовплив паль одна на одну. Ф ізико-механічні властивості ґрунтів, на яких виконувалися дослідження процесу втискування паль, приймалися згідно даних інженерно- геологічних вишукувань, а при необхідності уточнювалися за допомогою додаткових відборів зразків з подальшим відбором аналізів на основі стандартних методик. Для оцінювання несучої здатності паль, занурених у різних інженерно-геологічних умовах, в відповідності з Держстандартом [12], виконувались статичні випробування паль. Дослідження процесу втискування паль в натурних умовах проводились на чотирьох будівельних майданчиках. 2.2. М оделю вання, аналіз процесу анкерного втискування паль з оцінюванням несучої здатності В процесі лабораторного моделювання занурення моделей паль вироблялося в пісок, фізико-механічні характеристики якого до втискування були наступні: вологість 0,03-0,05; щільність в сухому стан 1,62-1,64 г/см ; коефіцієнт пористості 0,60; кут внутрішнього тертя 30°; кількість частинок ґрунту крупніше 0,25 мм за масою склала 52%. Вивчення результатів випробувань моделей паль (табл. 2.2) дозволяє відповісти, що запропонована методика дослідження процесу втискування в піщаних ґрунтах, на установці, вигляд якої в процесі занурення однієї з моделей, показаний на рис. 2.4, забезпечує необхідну точність; розкид часткових значень замірів однотипних занурень не перевищ ує 5-10%. Аналіз графіків залежності зусиль втискування по глибині занурення залежно від швидкості втискування і кута загострення (рис. 2.5), побудованих на підставі середніх значень замірів (див. табл. 2 .2 ), показує, що в початковий період занурення до глибини 25 см (4сІсв) загальне зусилля втискування Рзаг для загостреної палі з кутом рівним 30° нижче, ніж для палі з тупим кінцем ((3=180°) незалежно від швидкості втискування моделі. Надалі, при зануренні палі до глибини 95 см (16 бсв ) спостерігається зниження Рзаг на 15-20% для 31 Зусилля вдавлення р . р Рбок' кН к ж#0! Й 10 й а / Зусилля вдавлення ^общ’ ^ООСТ'* б̂ОК." ^ 10 15 го 25 ЗО к(8 180 йЧ Рис.2.5.Графіки залежності загального зусилля втискування Рзаг. зусилля втискування по вістрю Рв;ст і зусилля втискування по бічній поверхні Рбок ПО глибині занурення 1 від кута загострення палі (3 при швидкості: а / У= 0,44 м/хв.; б / У= 2 ,02м/хв. Умовні позначення: —----- - Загальне зусилля втискування; Зусилля втискування по вістрю; Зусилля втискування по бічній поверхні. 1- Р = 180°; 2 - (3 = ЗО0.. 32 Таблиця 2.2 Аналіз результатів занурення моделей паль № Кут Швидкість Зусилля Глибина занурення, см / відносне заглиблення / п/п загострення занурення, втискування, кН 25/4dCB/ 50/8dCB/ 75/12dCB/ 95/16dCB/ палі, град м/хв Приватні значення замірів / розкид% середнє значення 1 2 3 4 5 6 7 8 1 30 0,44 Загальне, Рзаі 2.5; 2,5/0 7,0; 7,0/0 11.0; 13.0/10 20,0; 22,0/9 2,5 7,0 12,0 21,0 2 По вістрю, РВІСТр 2.5; 2,5/0 6.0; 6,0/0 10.0; 11,5/8 16.5;17.5/5 2,5 6,0 11,0 17,0 3 По бічній поверхні, 0,0; 0,0 1,0; 1,0 1,0; 1,0 3,5;4,5 Р біч 0,0 1,0 1,0 4,0 4 зо 2,02 Загальне, Рзаі 2,0; 2,0/0 6.0; 6,0/0 12.5; 12.5/0 21.0; 23.0/9 2,0 6,0 12,5 22,0 5 По вістрю, Рвістр 2.0; 2.0/0 6.0; 6.0/0 12.5; 12.5/0 18,0; 20.0/9 2,0 6,0 12,5 19,0 6 По бічній поверхні, 0.0; 0,0 0.0; 0.0 0,0; 0,0 3,0;3,0 Рбіч 0,0 0,0 0,0 3,0 7 180 0,44 Загальне, Рзаг 3.0;3,0/0 6.0; 6.0/0 11,5; 13.5/8 17,5; 18,5/6 3,0 6,0 12,5 18,0 8 По вістрю, Рвістр 3,0;3.0/0 6,0; 5,0/10 11.5; 12,5/8 16,0; 17,0/6 3,0 5,5 12,0 16,5 9 По бічній поверхні, 0.0; 0,0 0.0; 1,0 0,0; 1,0 1,5;1,5 Рбіч 0,0 0,5 0,5 1,5 10 180 2,02 Загальне, Рзаг 3.5;3,5/0 7,0; 7,0/0 13,5; 15,0/9 24.0; 26.0/8 3,5 7,0 14,0 25,0 11 По вістрю, Рвісф 3.5;3.5/0 6,5; 6,5/0 12.0; 14,0/9 21.0;24.0/8 3,5 6,5 13,0 22,0 12 По бічній поверхні, 0.0; 0,0 0,5; 0,5 1,0; 1,0 3.0; 3.0 Рбіч 0,0 0,5 1,0 3,0 U-) палі з плоским нижнім кінцем у порівнянні із палею з кутом ЗО 0 при однаковій ш видкості, що дорівнює 0,44 м/хв. (див. рис .2.5, а). При збільш енні швидкості занурення до 2,02 м/хв. спостерігається зворотний ефект: загальне зусилля втискування при |3 = 180° на 10-15% перевищує аналогічне зусилля при (3= 30° (див. рис. 2.5, б). Крім цього слід зазначити, що при куті загострення рівному 30° збільш ення швидкості втискування від 0,44 до 2,02 м/хв. практично не позначається на величині Рзаг, а при (3=130° спостерігається зростання загального зусилля втискування до 30% . Отримані результати можна пояснити тим, що при малих швидкостях занурення (У=0,44 м/хв.) і глибині занурення більш 4<ісв по краях плоского нижнього кінця напруження в ґрунті значно перевищують критичні значення і відбувається зминання ґрунту під нижнім кінцем, що певною мірою перешкоджає утворенню ґрунтового ядра і сприяє більш легкому зануренню палі, а при (3=30° навколо вістря зминання ґрунту не відбувається, а утворюється ядро зі спресованого ґрунту, яке рухається разом зі палею, збільшуючись в розмірі по мірі її занурення і тим самим збільшуючи опір ґрунту зануренню палі. При збільшенні швидкості до 2,02 м/хв. при (3=180° відбувається ш видке утворення ґрунтового ядра і більш інтенсивне збільшення його розмірів у міру занурення, а отже і збільшення опору ґрунту зануренню палі порівняно з (3=30°, оскільки при його утворенні основна частина ґрунту розсовується в біляпальовий простір. Дослідження розподілення загального зусилля втискування між вістрям і бічною поверхнею палі показали, що питома складова зусилля втискування по вістрю Р вісхр зменшується від 100% Рзаг, при глибині занурення моделі палі 25 см або 4 сІсв до 90-75% загального зусилля втискування на глибині 95 см або 16сІсв, відповідно при зануренні моделей паль з кутами загострення 180 ° і 30 ° зі швидкістю 0,44 м/хв..(див. рис.2.5, а). При збільшення швидкості втискування до 2,02 м/хв. (див. рис.2.5, б) незалежно від кута загострення палі питома складова Рост зменшується до 85%. Питома складова зусилля втискування по бічній поверхні РбіЧ незалежно від швидкості втискування кута загострення має тенденцію зростання з глибиною занурення від 0 при глибіні 25 см (зусилля втискування по бічній поверхні відсутнє, що цілком закономірно у зв'язку з утворенням зазорів навколо палі на глибину 12-15 см (1,5-2,5 бсв) до 15-25% на глибині 16 с!св Основні результати і висновки, отримані в ході досліджень процесу втискування паль на моделях в піщаному ґрунті опубліковані в роботі [26]. Дослідження процесу втискування паль в натурних умовах виконувалися на будівельних майданчиках, інженерно-геологічні умови яких наведені в 34 табл.2.3. Крім цього в ній наведені деякі технічні характеристики палевтискувального обладнання, що застосовувалося на цих майданчиках. Результати досліджень процесу втискування паль в натурних умовах наведені в додатку 1. Аналізуючи наведені на рис. 2.6 ходограми втискування паль на різних будівельних майданчиках, слід зазначити, що при зануренні паль в глинисті ґрунти від текучої до пластичної консистенції К=0,3-0,6 до глибини 2 м (крива 1); до глибини 9 м (крива 2), а також при зануренні палі в межах лідируючої свердловини (0,75-1,0) бсв (крива 3) зусилля втискування не перевищує 150-200 кН. При зануренні паль в глинисті ґрунти з коефіцієнтом текучості 0 <К<0,3, пилуваті піски до глибини 2-6 м (крива 4) зусилля втискування коливається в межах 150-500 кН. У глинистих ґрунтах з К < 0, а також при зануренні паль в дрібні і середні піски середньої щільності зусилля втискування збільшується від 500- 700 кН, при заглибленні палі в ці ґрунти в межах 0,5-1,0 м, до 1150 кН і більш при заглибленні понад 1,5- 2,0 м. Зусилля втискування, які дорівнюють 550 кН, 800 кН і 1100 кН, отримані в кінці занурення, відповідно на майданчиках № 1-4 (див. рис.2,6), є граничними значеннями зусиль втискування для установки СВО-В-1 відповідно з 6 -ти, 10-ти і 12-ти кратною запасовкою втискувального поліспаста. Втискування палі на одному з будівельних майданчиків за допомогою установки з вакуумним анкером показано на фотографії (рис.2.7). На основі аналізу результатів виміру швидкості і зусиль втискування по глибині занурення на різних майданчиках (див. додаток 1), на рис.2.8 наведені графіки залежності швидкості занурення паль від зусилля втискування при різній кратності запасування поліспаста К, з якого видно, що при К = 6 швидкість втискування лінійно убуває із збільш енням зусилля втискування і стримить до нуля при Рзаг =550 кН. При втискуванні паль на майданчиках № 2 і № 3, де К=10, в початковий момент, коли паля занурюється від власної ваги, при проходженні слабких ґрунтів (див. рис. 2 .8 , крива - 1) або лідирую чої свердловини (крива 2 ) і зусилля втискування не перевищувало 20 -30 кН ш видкість занурення склала 5 м/хв. При збільш енні зусилля втискування до 500 кН швидкість втискування становить 2 м/хв. для крана МКГ-25БС і 2,5 м/хв. для крана РДК -25 і не залежить від коливань зусиль у цьому діапазоні. Зі збільш енням зусилля більш 35 Таблиця 2.3. -Інженерно-геологічні умови майданчиків досліджень і деякі технічні дані палевтискувальних установок з вакуумним анкером_________________ ___________________________ ____________________________________________________ № Найменування Базова Кратність Найменування Товщина Характеристики грунтів, що прорізаються палею Майдан майданчиків машина запасовки грунтів, що шару чиків досліджень поліспаста складають ґрунту, м установки майданчик з 8Г Р Ри е, Ф с частки кН/м3 кН/м3 частки поверхні град кПа СВО-В-1 одиниці одиниці 1 224-х квартирний РДК-25 6 Суглинок 2,0 1 26,8 18,0 0,67 25 1,0 житловий будинок у Пісок дрібний 1,0 1 26,6 17,0 0,72 л о 0,2 м. Суми Пісок середній 8,0 1 26,6 18,0 0,55 38 0,1 2 Комплекс МКГ-25 10 Супісок 7,0 1 26,6 19,9 0,62 22 8,0 гуртожитків інституту БП пластичної і КІІГА в м. Київ текучої консистенції Суглинок полу 3,0-4,0 0,5 26,6 18,5 0,60 19 2,0 твердий Пісок середньої 6,0 1 26,7 21,1 0,58 37 0,4 крупності 3 Виробничий корпус РДК-25 10 Супісок 0,6 “ - для обробки неоднорідний поліграфічного друку Пісок 1,2-2,2 0,8 26,5 16,5 0,65 зо од в м. Київ пилуватий супісок 2,0-2,3 1 26,8 17,0 0,65 22 0,5 суглинок 1,7-2,3 0,7 26,7 18,0 0,60 20 1,5 Пісок дрібний 6,0 0,8 26,5 17,0 0,60 30 0,2 4 Інженерно- МКГ-25 12 Насипний лес 1,0-2,0 0,47 26,5 20,8 0,43 23 0,5 лабораторний БП Супісок текучий 4,0-8,0 1 26,6 18,5 0,65 зо 1,0 корпус КФ ВНІІСТ Пісок дрібний 9,0 1 26,5 17,5 0,55 32 0,2 в м. Київ пилуватий Бг - ступінь вологості; р- щільність; — щільність в сухому стані; е - коефіцієнт пористості; (р- кут внутрішнього тертя; с - питоме зчеплення со З а га л ь н е З уси л л я вдавлен н я кН 100 ООО ООО 400 ^ 0 ОСО 700 РОС 1000 Гті Рис.2.6.Ходограми втискування паль: 1-перетином 0.3x0.3м і довжиною 4.5м; 11-перетином 0.35x0.35м і довжиною 14м; III - перетином 0.3x0.3м, довжиною 10м; IV- перетином 0.3x0.3м, довжиною 12м. 1-суглинок бурий; 2-пісок дрібний; 3-пісок середньої крупності; 4- супісок пластичної консистенції; 5-супісок неоднорідний; 6 -пісок делювіальний; 7-суглинок; 8-супісок харківський; 9-насипний лес; 10-пісок пилуватий. -о Рис.2.7. Процес втискування палі за допомогою установки з вакуумним анкером СВО -В-1. З уси л л я в давл ен н я р кіі 1 0 0 2 0 0 3 0 0 4 0 0 5 0 0 6 0 0 7 0 0 8 0 0 9 0 0 1000 1100 в •он 8 Рис.2.8 . Графіки залежності швидкості занурення від зусилля втискування Р при різній кратності запасовки втискувального поліспаста К: 1-для крана М КГ-25БС; 2-для крана РДК-25. 500 кН швидкість занурення зменшується і при Рзаг = 800 кН стримить до нулю - настає межа тягового зусилля лебідки, чим і пояснюється обмеження максимального зусилля втискування при К = 10. При 12-ти кратній запасовці поліспаста швидкість занурення практично не змінюється і коливається в межах 1,47-1,70 м/хв. аж до зусилля рівного 1150 кН. Згідно з програмою, дослідження розподілу загального зусилля втискування між вістрям і бічною поверхнею виконувалися за допомогою тензопалі. На фотографії (рис.2.9) показано випробування тензопалі в натурних умовах. Аналізуючи графіки зміни загального зусилля втискування і його розподілу між вістрям і стовбуром тензопалі по глибині занурення (рис. 2 .10) слід відзначити, що при заглибленні її в піщаний ґрунт в межах 8с1св, зусилля втискування по вістря становить біля 90% Рзаг. Аналогічні результати отримані в процесі модельних досліджень. При цьому питомі значення опору ґрунту в площині вістря і по бічній поверхні тензопалі склали відповідно 40 і 0,1 кг/см 2 , що відпові•дає нормативним значенням опору піщаних ґрунтів при зануренні паль забивкою [21]. Проведені дослідження з визначення впливу кута загострення палі на загальне зусилля втискування показали, що при попарному зануренні паль з кутом загострення відповідно 45° і 180° при швидкості втискування, що дорівнює 1,57 м/хв. (рис. 2.11) з початку занурення і до глибини 4-4,5 м, при проходженні глинистих ґрунтів, загальне зусилля втискування палі з кутом загострення 45° дещо нижче, ніж для палі з тупим кінцем. Ці результати добре узгоджуються з даними дослідів, наведених в роботі [9], де також наголошувалося, що в глинистих ґрунтах опір його знижується зі зменшенням кута загострення палі. У той же час, при подальшому зануренні палі в дрібний пісок, спостерігається зворотний ефект - загальне зусилля втискування при а =45° зростає значно швидше і на глибині 6-8 м на 20% перевищує зусилля втискування палі з плоским нижнім кінцем. Аналогічні дослідження, проведені на моделях в ґрунтовому лотку, також підтвердили, що в піщаному ґрунті з збільш енням кута загострення спостерігається деяке зниження зусилля втискування при швидкостях, що не перевищують 1,5-1,6 м/хв.. На основі узагальнення результатів втискування паль в різних інженерно-геологічних умовах, досліджень швидкості занурення паль в 39 Зуси л л я вдавленн я Рзаг, Р в і с т / ї*бхч / кН Рис.2.10. Графіки розподілу загального зусилля втискування між вістрям бічною поверхнею тензопалі -------------- Загальне зусилля втискування; Зусилля втискування по вістрю; Зусилля втискування по бічній поверхні. Загальне зусилля вдавлення, кН 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Рис.2.11. Ходограми втискування паль з різними кутами загострення 1 -кут загострення а = 180°; 2-кут загострення а = 45°; залежності від технічних можливостей палевтискувального обладнання, а також досліджень впливу кута загострення палі на величину зусилля втискування в табл. 2.4 наведені узагальнені дані, отримані на основі статистичної обробки результатів дослідження процесу втискування паль, які можуть бути використані, в залежності від ґрунтових умов, як рекомендації при виборі палевтискувального обладнання з пристроєм вакуумування. Враховуючи необхідність визначення тривалості операції втискування палі, як основної операції технологічного циклу занурення, яка за даними деяких авторів складає до 30% загальної тривалості циклу втискування [35], для її визначення запропонована наступна формула: івд= і (Ьі/У вд) (2.1) де її, - товщина і -го шару ґрунту, що продавлюється палею; Увд - швидкість втискування палі через і-тий шар ґрунту, яка приймається за табл. 2.4. Ця формула дозволяє на основі досліджень фізико-механічних властивостей і потужності шарів ґрунту, що прорізаються палею, використовуючи узагальнені дані дослідження процесу втискування попередньо визначити тривалість операції втискування, виконаної за допомогою установки СВО-В-1. Основні результати натурних досліджень процесу втискування, а також рекомендації щодо вибору палевтискувального обладнання з вакуумним анкером і розрахунку тривалості операції втискування палі за допомогою установки СВО-В-1 відображені в роботі [30,19]. Аналіз та оцінка несучої здатності паль, занурених втискуванням: Програмою дослідження процесу втискування передбачено аналіз виконаних статичних випробувань паль, занурених втискуванням результати яких можуть служити критерієм вибору необхідного зусилля втискування в залежності від необхідної несучої здатності паль. Виконання статичних випробувань переслідувало наступні цілі: встановлення факту зміцнення або знеміцнення ґрунту основи навколо палі, зануреної втискуванням в різних ґрунтових умовах у часі; визначення мінімальних зусиль втискування, що забезпечують розрахункове навантаження на палю. 41 Таблиця 2.4 - Узагальнені дані дослідження процесу втискування паль Загальне Ш видкість Рекомендований Найменування зусилля занурення, м/хв. .(максимальне кут загострення ґрунтів втискуван зусилля втискування, кН) при ня Рзаг, кН кратності запасування втискувального поліспасту 6-ти 10-ти 12-ти Глинисті Р з а г < 1 0 0 3,0 3,0 3,0 3 0 ґрунти 3 Іь>0,3 і при зануренні паль через лідерні свердловини Глинисті 100<Рзаг<500 2,5 2,0 1,57 3 0 ґрунти 3 (550) 0 < І і < 0 , 3 пилуваті і глинисті піски середньої щільності Глинисті 500<Рзаг<800 І Д 1,57 3 0 ґрунти 3 Іь<0 (800) 180* піски від 800<Рзаг<1150 1,57 ЗО дрібних до (1150) 180* крупних середньої щільності *- для піщаних ґрунтів 42 Таблиця 2.5. Результати статичних випробувань дослідних паль, занурених втискуванням за допомогою установки СВО-В-1 № Розміри палі, м Ґрунти основи Лідер Зусилля Несуча Розрахун Осідання при Примітка досліди Довжи Довжи Скорегова перер По бічній Під Довжин Діамет втискуван здатні с кове розрахунково их паль на по на в на із поверхні вістрям а, м р, м ня, кН ть палі, навантажен му проект грунті довжина кН ня на палю, навантаженні У кН , кН 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 М айданчик №2 ОС-1 14 13.2 14 0,35х Супіски Пісок 700 1250 500 12 В и п р о б у ван 0,35 пластичної середньої ня ан к ер н и м консистенці крупності ї стен д о м М айданчик №3 ОС-1 10 9,5 10 0,3х Пісок Пісок 7,0 0,3 770 700 500 12 В и п р о б у ван 0.3 делю віальн харківськ ня ий, супісок ий харківський у ст ан о в к о ю , суглинок С В О -В -1 ОС-2 10 10 10 О.Зх Пісок Пісок 7,0 0,3 800 750 500 12 А н к ер н и й 0,3 делю віальн харківськ стен д ий, супісок ий харківський , суглинок ОС-3 10 9,7 10 0,3х Пісок Пісок 7,0 0,3 700 650 500 12 А н к ер н и й 0,3 делю віальн харківськ стен д ий, супісок ий харківський , суглинок ОС-4 10 10,6 10 О.Зх Пісок Пісок 7,0 0,3 750 850 500 8,1 А н к е р н и й 0,3 делю віальн харківськ стен д ий, супісок ий харківський , суглинок ОС-5 10 8,0 8 0,3х Пісок Пісок 7,0 0,3 660 600 500 8,1 У с та н о в к о ю 0,3 делю віальн харківськ С В О -В -1 ий, супісок ий харківський , суглинок 4̂ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 М айданчик №4 ОС-1 12 3.9 6 0.3x0. Насипний Пісок 700 650 500 4,0 установкою 3 лес, супісок дрібний СВО-В-1 дрібний пилувата й ОС-2 12 6,1 7 0,3x0, Насипний Пісок 750 700 500 3,6 установкою 3 лес. супісок дрібний СВО-В-1 дрібний пилувата й ОС-3 12 8,7 9 0.3x0. Насипний Пісок 750 700 500 4,1 установкою 3 лес. супісок дрібний СВО-В-1 дрібний пилувата й ОС-4 12 8,1 9 0,3x0, Насипний Пісок 700 850 500 3,1 Анкерний 3 лес, супісок дрібний стенд дрібний пилувата й 4̂4̂ Статичні випробування виконувалися як самою палевтискувальною установкою, якою проводилося втискування дослідних паль, так і за допомогою стенду з анкерними палями. На графіках статичних випробувань, наведених на рис. 2.12 і 2.13 показано поведінку дослідних паль різної довжини в процесі випробувань в різних інженерно-геологічних умовах. Аналіз кінцевих результатів статичних випробувань паль, проведених на трьох будівельних майданчиках приведені в табл. 2.5. Аналізуючи ці дані можна зазначити, що при втискуванні як і при забиванні паль в глинистих ґрунтах спостерігається зміцнення ґрунту основи навколо палі в часі. Так, при випробуванні 14-ти метрової палі на майданчику комплексу гуртожитків несуча здатність паль склала 1250 кН, що в 1,7 рази перевищує зусилля втискування цієї палі, що склало 700 кН (див. табл. 2.5), при цьому термін відпочинку палі відповідав вимогам Держстандарті в [12]. Дослідження несучої здатності паль, занурених у піщані ґрунти, показали, що після відпочинку палі спостерігається зниження несучої здатності до 10% в порівнянні з величиною загального зусилля втискування (див. табл. 2.5 майданчик №2). Деяке зниження несучої здатності спостерігається і для коротких паль (до 6 м), занурених в глинисті ґрунти зі заведенням кінців паль в піщані ґрунти (див. табл. 2.5 майданчик №4). Це пов’язано з тим, що зниження несучої здатності паль в часі по вістрю, заведених в піщаний ґрунт не компенсується збільшенням несучої здатності по стовбуру, через відносно невелику площу бічної поверхні коротких паль. М ожна відзначити узагальнюючи результати статичних випробувань, що при втискуванні паль в глинисті ґрунти спостерігається зміцнення ґрунту навколо палі в часі в 1,2-1,7 рази. При втискуванні паль в піщані ґрунти спостерігається зниження несучої спроможності, що пов'язано з розущільненням ґрунту під вістрям палі в результаті спочину. Так, для забезпечення несучої здатності палі зусилля втискування, яке передається на палю, повинно не менше ніж в 1,1 рази перевищувати розрахункове навантаження на палю за умови відсутності в товщі, прорізаємих палею, прошарків ґрунту завдяки яким може виникнути негативне тертя, а також відсутності нижче вістря палі слабких прошарків ґрунту. 45 Навантаження, кН 100 300 400 500 600 700 800 900 1000 з 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Рис.2.12. Графіки статичних випробувань дослідних паль, занурених втискуванням на майданчику №3. 4̂ Осідання Осідання Н авантаж ення , кН 300 400 500 600 Рис.2.13. Графіки статичних випробувань дослідних паль, занурених втискуванням на майданчику №4. О сід а н н я 2.3 П ередумови дослідження технологічних параметрів роботи пристрою анкерування в установці для втискування паль Незважаючи на наявну кількість різноманітних конструкцій вакуумних анкерних пристроїв робота вакуумних анкерів ще недостатньо вивчена. Є деякі дослідження вакуумного анкера в частині визначення його оптимальної конструкції [25], а також дослідження фільтраційних властивостей ґрунтів з урахуванням повітро - і вологоперенесення при роботі вакуумного анкера [40]. Водночас дослідження роботи вакуумного анкера з метою вивчення та визначення його технологічних параметрів практично відсутні. Виходячи з цього, для дослідження технологічних параметрів вакуумного анкера, а також з метою розробки інженерного методу їх розрахунку виконано наступне: - дослідження та аналіз процесу встановлення стабільного тиску в камері вакуумного анкера; - визначення величини заглиблення стінок анкера в різних ґрунтових умовах; - визначення та аналіз раціональної області застосування вакуумного анкера в залежності від фільтраційних властивостей ґрунтів; - розробка заходів для зміни фільтраційних властивостей ґрунтів основи з метою оптимізації роботи анкера; - встановлення залежності зміни анкеруючої здатності анкера в часі в різних ґрунтах; - визначення припливів повітря в камеру анкера; - аналіз аналітичних залежностей для розрахунку та оптимізації технологічних параметрів вакуумного анкера; - оцінка точності отриманих залежностей. Вакуумний анкер конструкції НДІБВ [4], застосовуваний в палевтискувальній установці СВО-В-1 являє собою анкерний пристрій, що сприймає за допомогою двох гідроциліндрів через опорну раму, систему поліспастів і наголовника, реактивні зусилля, що виникають при втискуванні палі в ґрунт. Складається вакуумний анкер (рис. 2.14) з корпусу з загостреними знизу кромками по периметру якого на відстані а від стінок корпусу розміщ ені додаткові стінки, жорстко з'єднані з обоймою. Усередині корпусу з зазором розміщ ена плита, яка підвіш ена на тягах до системи балок, що з ’єднані з корпусом і має можливість вільного переміщ ення незалежно від корпуса на величину до 70 мм. Герметичність зазору між стінками і плитою забезпечується сорочкою з еластичного повітронепроникного матеріалу. В плиті є патрубок для під'єднання до вакуумного насоса (на малюнку не 48 показаний) який створює розрідження (знижений тиск) в камері вакуумного анкера. Ефективність роботи палевтискувальної установки СВО-В-1 цілком залежить від надійної і стійкої роботи вакуумного анкера на яку впливають наступні технологічні параметри: анкерувальна здатність (відривне зусилля, яке сприймається вакуумним анкером); тривалість встановлення стабільного тиску в камері анкера (з моменту включення вакуумного насоса і до досягнення мінімального тиску); необхідна продуктивність (швидкість дії) вакуумного насоса (для підтримки тиску в камері на заданому рівні). Значення цих параметрів визначається величиною загального припливу повітря в камеру анкера, який знаходиться в прямій залежності від фільтраційних властивостей ґрунтів майданчиків (коефіцієнта проникності ґрунтів К п), міцністних властивостей ґрунтів до глибини 0,5 м, що впливають на глибину занурення стінок анкера і розміри вакуумного анкера: площі плити анкера, обсягу вакуумної камери, розмірів обійми. Фільтраційні властивості ґрунтів, зокрема коефіцієнт проникнення Кп визначається за методикою [19]. М іцністні характеристики ґрунтів визначалися за стандартними методиками. Глибина занурення стінок анкера в ґрунт з точністю до одного сантиметра розраховувалася за чотирма шкалами-мітках, зроблених на протилежних сторонах додаткових стінок анкера і визначалася як середнє значення показання цих чотирьох шкал. Розміри вакуумного анкера визначалися прямим виміром за допомогою рулетки РМ -10 з подальшим визначенням площі плити та обсягу вакуумної камери за допомогою формул елементарної геометрії. Приплив повітря в камеру вакуумного анкера визначався за допомогою методу, що дозволяє визначити приплив повітря в камеру анкера при сталому в ній тиску, ш ляхом фіксації заповнення мірної ємності повітрям, що відкачувалася вакуумним насосом з камери анкера за певний проміжок часу. В якості фіксованої ємності розроблена і виготовлена мірна ємність, що представляє собою ємність з поліетиленової плівки, циліндричної форми при наповненні її повітрям. У складеному стані об'єм повітря, що знаходиться всередині ємності практично дорівнює нулю. Крім мірної ємності був проаналізований виготовлений клапан та модернізований, що дозволяє перемикати напрямок вихлопу повітря з атмосфери в мірну ємність. Послідовність визначення об'ємного припливу повітря в камеру за допомогою мірної ємності наступна: при встановленні стабільного тиску в 49 4 Рис.2.14. Схема конструкції вакуумного анкера в установці СВО-ЕМ: 1-корпус; 2-система балок; 3-тяги; 4-гідроциліндр; 5-патрубок; 6 -сорочка з повітронепроникного матеріалу; 7-обойма; 8-додаткові стінки; 9-плита. Рис.2.15. Схема виміру припливу повітря в камеру вакуумного анкера за допомогою мірної ємності: 1-вакуумний анкер; 2 - вакуумметр; 3-повітропровід; 4-вхідний патрубок; 5- вакуумний насос; 6 -вихлопний патрубок; 7-клапан; 8-засувка; 9- поліетиленовий рукав; 10 - мірна ємність; 11-манометр. Н і й - довжина і діаметр мірної ємності; -► - напрям руху повітря. 50 камері анкера 1 (рис.2.15), контрольованого за вакуумметром 2 , засувка 8 на клапані 7, встановленому на вихлопному патрубку 6 вакуумного насоса 5, переводиться в положення, при якому вихлоп повітря з атмосфери через поліетиленовий рукав 9 направляється в мірну ємність 10, яка до переводу засувки знаходиться в складеному положенні і одночасно включається секундомір. У міру наповнення мірної ємності вона розпрямляється, приймаючи форму циліндра і при досягненні в ній тиску рівного 1,01 Ра (де Ра - атмосферний тиск), контрольованого за допомогою манометра 11, засувка переводиться в положення на вихлоп повітря в атмосферу і одночасно вимикається секундомір. Заміряв довжину Н і діаметр мірної ємності сі, яка заповнена повітрям, визначаємо його обсяг У е і знаючи проміжок часу її наповнення ґе, що заміряється за допомогою секундомі♦ ра, визначаємо приток пові*тря (3)е м /с за формулою: д е = У е/ 1е (2 .1) Анкеру вальна здатність вакуумного анкера, кН, визначалася за формулою: П а=((Ра-Рк)-Рп)1000+Оа (2.2) де Ра - атмосферний тиск, Па; Рк - тиск в камері анкера, Па; Б,, - площ а плити анкера, м2; Оа - вага вакуумного анкера, кН. Тривалість встановлення стабільного тиску в вакуумній камері (з моменту включення вакуумного насоса і до встановлення мінімального тиску) замірялась за допомогою секундоміра. Обробка результатів досліджень виконувалася за допомогою методів математичної статистики [7, 32]. 2.4 Аналіз роботи пристрою анкерного втискування Аналізуючи результати натурних досліджень вакуумного анкера і технологічний процес його включення в роботу, слід зазначити, що він характеризується послідовним проходженням двох стадій. Після опускання анкера на поверхню ґрунту під дією власної ваги і ваги обладнання стінки його корпусу занурювалися в ґрунт на 3 - 5 см, утворюючи замкнуту порожнину, що обмежена знизу - поверхнею ґрунту, зверху - плитою, збоку стінками корпусу. При відкачуванні повітря вакуумним насосом в камері анкера створювався знижений тиск - розрідження на плиту діяли крім ваги обладнання - притискне зусилля, створюване атмосферним тиском, під дією 51 якого стінки корпуса додатково занурювалися в ґрунт на глибину 1 5 - 3 5 см, ущільнюючи його і забезпечуючи тим самим герметичність замкненої порожнини. Подальш а відкачка повітря приводила до стабілізації тиску під плитою і наступала друга стадія, при якій анкер був готовий до роботи і міг сприймати реактивні зусилля. Ця стадія характеризується встановленням динамічної рівноваги між продуктивністю вакуумного насоса і притоками повітря, що надходить з масиву ґрунту. Аналізуючи результати досліджень вакуумного анкера, наведених у додатку 2 , слід зазначити, що величина стабільного тиску в камері анкера в основному залежить від коефіцієнта проникності ґрунтів, що характеризує їх фільтраційні властивості, глибини занурення стінок анкера в ґрунт і швидкості дії вакуумного насоса. Так зміна коефіцієнта проникності від К п=(2,0..1 ,8)-10' 12 м2, який характерний для пилуватих пісків, неоднорідних супісків (рис.2.16, крива 1) до К п =(0,1 ... 0,2)-10'12 м2, характерного для суглинків різної консистенції (крива 4) при інших рівних умовах, таких як: глибина занурення стінок анкера, ш видкостей, дії вакуумного насоса призводить до зменшення величини стабільного тиску від Рк = 0,5x105 Па до Рк =0,1x105 Па. Аналізуючи вплив глибини занурення стінок анкера на величину стабільного тиску слід зазначити, що найбільш істотне зменшення величини цього тиску відбувається до глибини 25-35 см (рис. 2.17). Подальше заглиблення стінок приводить до незначного зменшення тиску. Виходячи з цього в анкерах довжина стінок анкера прийнята 30-40 см. Враховуючи те, що анкерувальна здатність анкера безпосередньо залежить від величини стабільного тиску в камері для анкера розмірами 3x5м, застосовуваного в палевтискувальній установці СВО-В-1, використання ґрунті• в з коефі• ці• єнтом проникності більш 2 ,0x 10’ 1 2м2 недоцільно, так як анкерувальне зусилля, яке сприймає анкер при цьому не перевищує 800 кН, що дозволяє занурювати палі, враховуючи конструктивні особливості установки СВ0-В-1 із зусиллям втискування не більше 600 кН (див. рис. 2.16). У випадках, коли фільтраційні властивості корінних ґрунтів майданчика не забезпечують можливість отримання достатнього анкеруючого зусилля, а також при наявності в поверхневому шарі майданчика насипних ґрунтів з домішками будівельного сміття, битої цегли і т.д., що перешкоджають зануренню стінок анкера на необхідну глибину, було запропоновано виконувати заміну цих ґрунтів - на ґрунти, що забезпечують надійну роботу вакуумного анкера. Так відсипання шару лесового суглинку товщ иною 0,8-1,5 м з подальшим ущ ільненням ДО РьгТ,6 г/см дозволило зменшити величину 52 С Т О X -Зои ссс: с; *■% 1 д . о г>о с £0 Ф X £3 с; Ро ПV А.Р/ сшо >• о . О*.■ ч< си VГ... X. X < 1. о о Ь 1360 Час, хв. Рис.2.16. Графіки зміни тиску в камері вакуумного анкера в часі для ґрунтів з різними коефіцієнтами проникності К п: 1- К п= (1,8 . . .2 ,0 )- 10' |2м2; 2- К„=1,0-10"|2м2; 3- Кп=0,5- 10‘|2м2; 4- К„=(0,1.. .0,2)- 10‘12м2; Умовні позначення: А -неоднорідні супіски, пилуваті піски; □ - супіски пластичної і текучої консистенції; О - насипний лесс товщиною 0,8 .. 1,0 м; п - глини і суглинки від м’якопластичної до текучої консистенції. 53 Глибина занурення стінок анкера см Рис.2.17. Графік залежності величини тиску в камері анкера від глибини занурення його стінок А- неоднорідні супіски; о супіски пластичної консистенції; о - насипний лес Час встановлення стабільного тиску, хв.. Рис.2.18. Графік залежності часу встановлення стабільного тиску в камері анкера від обсягу вакуумної камери. 54 Час, хв.. Рис.2.19. Графіки зміни анкерувального ефекту і зусилля втиснення у часі: 1 і 2 - на майданчику № 2 ; З і 4 - на майданчику № 4 55 Анкерувальний ефект N3, зусилля вдавлення Р8Д, кН стабільного тиску в вакуумній камері від 0,5x105 Па (див. рис. 2.16, крива 1) до 0,15x103 Па (крива 3) при цьому анкерувальна здатність анкера, розміром 3x5м збільш илася з 800 до 1300 кН. Вивчення результатів дослідження тривалості встановлення стабільного тиску в камері анкера показало, що поряд з фільтраційними властивостями ґрунтів на неї впливає і об'єм вакуумної камери. Для анкера розмірами 3x6 м зміна коефіцієнта проникності в діапазоні від 2 ,0 -10" 12 до 0 ,1x 10" 12 м 2 призводить до змі• ни тривалості• встановлення стабільного тиску в межах від 2,0 до 4,6 хв., при цьому 80-95% величини стабільного тиску досягається в перші 1,5-2,0 хв. (див. рис .2.16). Дослідження впливу обсягу вакуумної камери на тривалість встановлення стабільного тиску показали, що її зміна прямопропорційно залежить від зміни об'єму камери (рис. 2.18). Аналіз зміни в часі анкерувального ефекту їчГа (рис. 2.19, криві 1 і 3) і зусилля втискування паль (криві 2 і 4), які занурювалися на майданчику з різними інженерно-геологічними умовами (див. табл.2.3) показали, що анкерувальне зусилля вакуумного анкера в будь-який момент часу більше зусилля втискування, тобто виконується умова Ыа > Рвд. Це означає, що в аналогічних ґрунтових умовах занурення паль установкою СВО-В-1 можна починати не чекаючи встановлення стабільного тиску в камері анкера. Основні висновки за результатами натурних досліджень роботи вакуумного анкера відображені в роботі [28]. 2.5 Розрахунок та оптимізація технологічних параметрів пристрою анкерування в установці для втискування паль З урахуванням складної картини фільтрації повітря через верхню межу пласта з обтіканням подвійної стінки анкера був створений інженерний метод розрахунку припливу повітря в камеру анкера. Ф ільтрація повітря відбувається під дією різниці тисків АР=Ра - Рк. Умови фільтрації повітря в камеру окрім різниці тисків зумовлюється будовою і фільтраційними властивостями ґрунтів в зоні аерації і конструкцією стінок анкера. Ф ільтраційний потік під стінками анкера є напірним за своїм характером (роль повітроупорної покрівлі грають непроникні стінки анкера) і розглядається як плоский в розрізі тобто витрата повітря під заглибленими в ґрунт стінками визначається на одиницю приведеної довжини Ь пр=1 стінок анкера, при чому область фільтрації прийнята у вигляді напівкулі з радіусом К -З К гір +а [39]. 56 Основні ріш ення для оцінки фільтрації під стінками анкера отримані гідромеханічним методом [18, 22 ] з використанням теорії комформного відображення [3]. Сутність застосування теорії комформного відображення до розрахунку фільтрації полягає в тому, що реальна область фільтрації відображається особливим способом на допоміжну площину в нових координатах, де рішення задачі виходить більш просто. Отримавши рішення в новій системі координат і маючи функціональний зв'язок допоміжної області з реальною, рішення наводиться стосовно до реальної схеми фільтрації. Зазначене відображення на допоміжну площ ину здійснюється за такими залежностями [38]: Х= М 2+Ы2+М; М 2+ ^ - М; (2.3) де М =1/2(82+х2- у2); И ^х-у; х,у та Х ,У - координати точок відповідно до і після відображення; 8 - довжина відображуваної напівплощини з нескінченно тонким розрізом. Застосовуючи перетворення (2.3) вакуумний анкер з двома стінками, зануреними на глибину уіта у2 в ґрунт і обоймою шириною а в площині ъ (рис. 2 .20 , а) можна розгорнути в фіктивний вакуумний анкер з однією стінкою, що занурена на глибину уз і обоймою шириною а і в площині ъ (рис.2.20, б) і далі за допомогою того ж перетворення (2.3) розгорнути анкер з однією стінкою в анкер без стінок з обоймою шириною а2 в площині г ’ (рис.2 .20 , в). Враховуючи те, що фільтрація під греблями з плоским флютбетом аналогічна фільтрації повітря під фіктивним плоским анкером (див. рис.2 .20 ,в) для визначення приведеної питомої фільтраційної витрати qг використовуємо формулу [3]: цг=( 1 /тг) • агсЬ((Ь+1)/1) (2.4) Знайдена за формулою (2.4) витрата qг для плоского фіктивного анкера дорівнює аналогічній витраті для реального вакуумного анкера з подвійною стінками (рис.2 .20 , а). Для зручності розрахунків, величини зведеної питомої фільтраційної витрати qг для різних розмірів вакуумних анкерів в залежності від глибини занурення стінок анкера в ґрунт можуть бути знайдені за графіками, побудованим на підставі формул (2.4) і наведеним на рис.2.21 і рис.2.22. Використовую чи формулу для визначення фільтраційної витрати під основою споруди, що припадає на одиницю довжини В =1 [3]: ц = к - Н ц г (2.5) та враховуючи що фільтрація під стінками анкера відбувається під дією різниці тисків, а не напору Н та виражаючи коефіцієнт фільтрації К через 57 [ £ Ра ІАЇ др й? 7/Ти//Л77Х77Х77 Рк 777 ГИ7Г777 7 7/7 777 гг 777 Рк 7 .'Г! 777 777 7ч гтг. 7ТГ7 •Рк Ц2 ■у» V Уз. ■І- і- а! : аг а • : Йлр я ПР •ь • • ■ • ЙПР ЗКпр + а ЗРлр+а Зйпр+а а/ б/ в/ Рис.2.20. Схеми перетворення реального вакуумного анкера з двома стінками У і і у2 і обоймою а в площині ъ / а / в фіктивний анкер з однією стінкою у3 і обоймою а і в площині г /б/ і далі в плоский анкер з обоймою а2 в площині х ’І в/: Ра - атмосферний тиск; Рк - тиск в камері анкера; ДР - різниця тисків Ра - Рк; ЗЯпр+ а - область фільтрації навколо реального анкера; Япр - приведений радіус анкера. 58 Глибина занурення стінок, см сг тіа от —а ь. з*со: та о2ьX-с тXо С0) шф І Xо. сг б / Рис 2.21. Графіки визначення приведеної витрати в залежності від глибини занурення стінок анкера в ґрунт, ширини обойми для анкерів: а/ Япр =219 см / 3 х 5 м /; б/ Кпр =138 см / 2 х 3 м /. 59 Глибина занурення стінок, см а / Рис.2.22. Графіки визначення приведеної витрати в залежності від глибини занурення стінок анкера в ґрунт, ширини обойми для анкерів: а) Япр = 226 см / 3x6 /; б) ЯПр = 69 см /1x1,5/. 60 Ьпрг!ТГ(4Клр+а) б) Рис.2.23 Розрахункова схема зони фільтрації: а) навколо вакуумного анкера зі зведеним радіусом Япр; б) в розгорнутому вигляді; 1 - вакуумний анкер; 2 - зона фільтрації; Ьа - довжина стінок анкера; Ь, - довжина зони фільтрації; Ьпр - приведена довжина стінок анкера. 61 коефіцієнт проникності Кп отримана формула для визначення фільтраційної витрати під стінками вакуумного анкера, що припадає на одиницю приведеної довжини стінок анкера Ь пр =1 ц=(К п/ц)-(Ра-Рк) - р г (2.6) де Ра - атмосферний тиск, Па; Рк - тиск у вакуумній камері, Па; ц - динамічна в'язкість повітря, ц= 1,81x105 (кг/(мхс)). Загальний приплив повітря в камеру вакуумного анкера, м / с , таким чином визначається за формулою: (2=(К п/ц)-(Ра-Рк)- цг -Ьпр (2.7) Враховуючи, що зона фільтрації в плані навколо анкера має вид кільця з шириною зони 2Я пр (рис.2.23, а), при умовному розгортанні стінок в пряму лінію має вигляд трапеції з підставами рівними відповідно довжині окружності стінок анкера Ь а з радіусом Я пр і довжині окружності зони фільтрації Ь 3 з радіусом ЗЯпр + а (рис.2.23, б). Зводячи зону фільтрації до прямокутної форми тієї ж площі і ширині зони 2Я пр визначаємо приведену довжину стінок анкера Ь пр, як середнє значення від суми довжин підстав трапеції Ь пр =л(4Кпр + а) (2.8) К пр= Ч 4 Ь п/тг) (2.9) г п - площ а плити вакуумного анкера, м 2. Коефіцієнт проникності ґрунту Кп в першому наближенні може бути прийнятий по табл.2.6 Таблиця 2.6 Значення коефіцієнта проникності ґрунтів Коефі• цієнт проникності* Кп2, м Характеристика ґрунтів 10,2 -10'12 Середньозернисті та дрібнозернисті 1 ,02Т 0’12 піски 1,02Т 0'12 Пилуваті піски, глинисті супіски 0 ,102 -10'12 0 , 102-10'12 Суглинки, глини 1,02 -10"15 62 Анкеруюча здатність вакуумного анкера в установці для втискування паль визначається за формулою (2 .2 ). Тиск в камері вакуумного анкера Рк у випадку визначається співвідношенням продуктивності вакуумного насоса і припливу повітря в камеру анкера. Для визначення величини тиску в камері вакуумного анкера в формулі (2 .7 ) висловлюючи приплив повітря в анкер (̂ ) через величину швидкості відкачування вакуумного насоса 8Н отримаємо: Р«=Ра-(8 н-ц-105)/(к„Ьпрцг1 05+[і- вц)) (2.10) Підставляючи в формулу (3.2) значення Рк із (2.10) отримуємо анкеруючу здатність вакуумного анкера в установці для втискування паль: К ,=( 1 ООв,,- ц- Рп/к„ЬпрЧг10 V 8 „)+ в , (2 .11) Продуктивність вакуумного насоса або ш видкість дії 8Н необхідна для підтримки тиску в камері на заданому рівні визначається в залежності від необхідної величини анкеруючої здатності вакуумного анкера. Н еобхідна величина анкеруючої здібності [Иа] визначається залежно від розрахункового навантаження на палю Ррозр по формулі: Р4̂ ] = т-п-Рр0зр- Оа (2.12) де т= 1 ,2 5 - коефіцієнт, який враховує конструктивні особливості палевтискувального обладнання; п = 1 при прорізці палями глинистих ґрунтів з коефіцієнтом плинності І[ДО.З і заглибленні нижніх кінців паль також в глинисті ґрунти; п = 1,1 при прорізці палями глинистих ґрунтів і заглибленням нижніх кінців в піски; п = 1,2 при прорізці і заведенні нижніх кінців паль в піски. П рирівнюю чи значення анкеруючої здатності вакуумного анкера Іч[а і необхідної анкеруючої здібності [ГчГа] визначаємо необхідну швидкість дії вакуумного насоса [8н], л/с: 8„=1000((ц/ кпЬ прЧг 105)( 1 О О Р Д т■ п ■ Ррозр+Оа)-1)) (2.13) В діапазоні• • т и с к і в в якому працює вакуумний анкер 10' 1 кПа <2Рк<10 кПа, швидкість дій всіх насосів постійна і дорівнює їх паспортному значенню 8н. Технічні характеристики вакуумних насосів, що випускаються вітчизняною промисловістю та рекомендовані для застосування в палевтискувальному обладнанні з вакуумним анкером наведені в табл.2.7. 63 Таблиця 2.7 Технічні характеристики вакуумних насосів Найменування М арка насоса показників АВЗ-63Д АВЗ-90 АВЗ-125Д АВЗ-180 н в з -з о о Ш видкість дії, 63 90 125 180 300 л/с Потужність 6,0 8,5 10,0 12,5 40,0 електродвигуна, кВт Кількість масла 10 14 20 28 50 на одну заправку, л Вивчення та аналіз технічної літератури показав відсутність будь-яких даних з питання дослідження і визначення тривалості встановлення в вакуумних анкерних пристроях стабільного розрідження (тиску). Є дані про роботу різних вакуумних систем з тривалими періодами нестаціонарного, несталої течії газів, коли змінюється як тиск у всіх точках системи так і потік газу. Суворий розгляд завдання про відкачування газу з ємності камери при процесі, що не встановився, вимагає застосування спеціальних методів і досить громіздкого математичного апарату. Однак на практиці для розрахунків користуються припущ енням про квазістаціонарний процес відкачування, розуміючи під цим, що процес, нестаціонарний для вакуумної системи у цілому, в комунікації мало відрізняється від стаціонарного. Розрахунки, що наведені для випадків нестаціонарного процесу, полягають у визначенні часу, в перебігу якого в заданій системі досягається певний тиск газу і зводиться до вирішення так званого рівняння часу відкачки вакуумної системи. При наявності граничного тиску, обумовленого натіканням (припливом) газу, в насос або іншу частину системи, диференціальне рівняння має вигляд: 6Р/(Р-Ртіп)=(- 8 е/У)сіІ (2.14) Його рішенням з урахуванням перетворень має вигляд: 1=(У/ $е) 1п(РІ/(Р-Ртіп)) (2.15) де Р - тиск в посудині об'ємом V в момент часу р Рт іп - мінімальний тиск, який досягається в посудині; Р, - тиск в посудині в момент часу 1=0; 8Е - ефективна швидкість відкачування. Ф ормула (2.15) показує, що в процесі відкачування тиск в системі наближається до граничного значення за експоненціальним законом. 64 Як показали проведені дослідження роботи вакуумного анкера зміна тиску в камері анкера і часі також відбувається за експоненціальним законом (див. рис.2.16). Використовую чи вже викладений підхід з достатньою для практичних цілей точністю, була отримана емпірична формула для визначення тривалості встановлення у вакуумній камері стабільного (мінімального) тиску 1:, хв.. і=У/608„2((4,6 і-Бн + 8 -Ю10-кп(4Кпр+ а ^ г)) (2.16) де V - об'єм вакуумної камери, м , що визначається за формулою У=7сК2пр-(М і)/2 (2.17) де йк - максимальна висота вакуумної камери, м; Ь - глибина занурення стінок анкера в ґрунт, м, що приймається в залежності від ґрунтів, що складають поверхню майданчика за табл. 2 .8 . Таблиця 2.8 Значення глибини занурення стінок анкера із в ґрунт глибина занурення, м Вид і консистенція ґрунтів 0,15-0,20 Глини і суглинки напівтвердої і тугопластичної консистенції, тверді супіски 0,20-0,30 Глини і суглинки м ’якопластичної консистенції 0,30-0,45 Глини і суглинки текучепластичної консистенції, текучі супіски Для оцінки точності отриманих залежностей в табл. 2.9 наведено порівняльний аналіз результатів визначення загального припливу повітря С>, величини тиску Рк і тривалості встановлення стабільного тиску ґ в камері вакуумного анкера відповідно за формулами (2.7), (2.10) і (2.16) і даними вимірів цих параметрів в польових умовах на майданчиках з різними інженерно-геологічними умовами. Величини загального припливу повітря в камеру анкера в натурних умовах, наведені в табл.2.9, визначалися за допомогою мірної ємності на основі використання методу, описаного в розділі 2.4. Оцінка точності формул (2.7), (2.10) і (2.16) показала, що похибка не перевищує 10-15%, що цілком задовольняє для розрахунків як анкеруючої здатності, так і тривалості включення в роботу вакуумного анкера, а також для визначення максимального втискувального зусилля[29], створюваного установкою та розрахунку тривалості циклу занурення палі. 65 99 о 4 0 0 0 ^ 4 0 4 о н 4 ^ 03 ьо ы 1—1 1—1 № точки н оррз (Xр из 03 03 03 03 КЗ КЗ ю кз к X X X X X 0X3 X X о н Тої о н Розміри анкера в плані, мхм ІЯ 0 4 0 4 0 4 о н о н о н о о о о X X X ьа ю 40 о О о о о о р р р р р р 03 и4Уз1 03 03 КЗ КЗ КЗ КЗ То То То То КЗ Ширина обойми анкера, м Я 431 431 о н о н о н о н о н о н о н о н о н яоз. я ’ К ) КЗ КЗ КЗ КЗ р р р -р я КЗ КЗ 03 о о 03 0 4 0 4 0 4 Приведений радіус анкера, м ьа 0 4 0 4 4 0 4 0 4 0 0 0 0 0 0 0 4 0 4 0 Р 4 0 я В. ІЗ о о о о р р р р р о о р р о н я 0 4 0 4 0 4 0 0 0 0 Ъо 0 4 0 4 0 4 То КЗ То Максимальна висота камери о н о н о н анкера, м я ря я ря о о о р о о о о р о р 0 4 П> 0о3 о03 КЗ 03 Тр Тоо То оКЗ То Заглиблення стінок анкера в я о н о н КЗ я ґрунт, м р р яэ О о р р р р р р р р р р Швидкість дії вакуумного о о о0 0 о0 0 о0 0 0о0 0о0 о0 0 о0 0 0о0 0о0 о0 0 0 о о0 насоса, м/с Р0Э0 о о о р р н—*р КЗ 00 яз 00 03Тзі 00 о "-0 о н о о о о То Коефіцієнт проникності грунту § о 431 о о о 0 4 о КЗ КЗ V! Кпх10'12м2 РР о р о о р р р р р р р 4 0 То 4 0 То 0 0 00 о о 00 оо 0 4 То Приведена фільтраційна ю 4 0 КЗ КЗ о о -Р 0 4 4 0 03 4 0 оо То 4 0 витрата I о о © р о р о р р р о о о о о о о о о о о Натурні виміри КЗ 03 ыо н -р 0 4 -Р 4 ^ ю о н 0-р3 0033 -р —] 04 о о р р р р р р р р р р о о о о о о о о о о о За формулою 2.7 р о4У1 КЗ 03 4̂оо о н -Р о0н3 003̂ 03 03 03 о - -р р 0 4 431 0 4 КЗ 00 о ЯЗ 431 4 0 03 0 4 1̂ 4 0 4 0 о о о о о н 2 о н КЗ Похибка,% Я! Я о р р р р р р о р р р X К1̂З 0о3 КЗ То То То То То 03 Натурні виміри к> я 0 4 ■р КЗ КЗ о н КЗ 3̂ ■р о р о р о о о о о о р КЗ оз 0К3З То То Ткоз То То -р За формулою 2 -р 4 0 -р 4 0 03 о 2.10 н "2 . о н о о 03 о н 03 о н 03 ОН я ' иі -р он о н Похибка,% 3° К ) КЗ 03 ОН оо 1 1 1 0 4 КЗ "-Р о о о о н То 0 4 0 4 Натурні виміри 1р ю 03 -Р 03 КЗ N3 -р -р 03 1 1 1 о 03 КЗ КЗ 03 о КЗ о За формулою о о • Р 0 4 -р 00 00 4 0 0 4 2.16 431 431 КЗ о 0 3 00 4 0 1 1 1 о н о о о Похибка,% Загальний Величина Час приплив повітря стабільного встановлення в камеру анкера, тиску в анкері стабільного м7сс Ркх105 , Па розрідження, хв.. 0,196 0,059 0,024 2,26 0,25 0,96 0,052 0,27 0,32 Висновки до розділу 2 2.1. Аналіз дослідження на моделях в піщаних ґрунтах дозволив встановити, що при малих ш видкостях занурення, порядку 0,5 м/хв. спостерігається деяке (до 25%) зниження зусилля втискування палі з плоским нижнім кінцем в порівнянні з загостреними палями з кутом рівним 30°, а при збільшенні ш видкості до 2 м/хв. і більше спостерігається зворотний ефект. 2.2. Збільшення швидкості в межах 0,4-2,0 м/хв. при куті загострення палі що дорівнює 30° практично не позначається на величині загального зусилля втискування, то в той же час для паль з кутом загострення 180° спостерігається збільшення опору зануренню палі до 30%. 2.3. В загальному зусиллі втискування його складова - зусилля втискування по вістрю, при малих ш видкостях занурення складає близько 75% для загостреної палі і близько 90% для палі з тупим кінцем, а при збільшенні швидкості до 2 м/хв. становить близько 85% незалежно від кута загострення. 2.4. Дослідження занурення паль за допомогою установки СВ0-В-1 в натурних умовах дозволили встановити інтервали зміни зусиль втискування в різних геологічних умовах, а також встановити граничні значення зусиль втискування в залежності від технічних можливостей втискувальної установки з вакуумним анкером. 2.5. Аналіз виконаних в натурних умовах досліджень з розподілу загального зусилля втискування між вістрям і бічною поверхнею тензопалі та впливу кута загострення на зусилля втискування підтвердило закономірності виявлені при модельних дослідженнях. 2.6. Запропонована аналітична залежність, що дозволяє на основі досліджень фізико-механічних властивостей і потужності шарів ґрунту, що прорізаються палею, а також досліджень швидкості втискування паль визначати тривалість процесу втискування паль в ґрунт за допомогою установки СВО-В-1. 2.7. Аналіз виконаних статичних випробувань паль, занурених втискуванням в різних інженерно-геологічних умовах, дозволив встановити, що для забезпечення несучої здатності паль (достатньо щоб загальне зусилля втискування, передане на палю у 1,1 рази перевищ увало розрахункове навантаження на палю. 2.8. На основі дослідження процесу встановлення стабільного тиску в камері анкера в різних ґрунтових умовах встановлено, що надійна робота вакуумного анкера забезпечується в ґрунтах, що характеризую ться з поверхні однорідними супісками, суглинками різної консистенції і пилуватими пісками 17 7 з коефіцієнтом проникності що не перевищує 2 ,0 -10 ' м . 67 2.9. Дослідження впливу глибини занурення стінок анкера в ґрунт на величину стабільного тиску в камері дозволили встановити раціональну глибину занурення стінок анкера, котра залежно від виду ґрунту становить 25-35 см. 2.10. У випадках, коли фільтраційні властивості природних ґрунтів, що складають майданчик не забезпечують достатню анкеруючу здатність вакуумного анкера, а також при наявності в поверхневому шарі ґрунтів, що перешкоджають зануренню стінок анкера на необхідну глибину можлива заміна цих ґрунтів на ґрунти, які забезпечують надійну роботу вакуумного анкера, зокрема відсипати шар суглинку або супіску товщ иною 0 ,8- 1,0 м з # і подальшим ущ ільненням до рм=1.6 г/см . 2.11. Проведені дослідження зростання анкеруючої здатності вакуумного анкера Ыа в часі ґ і зміни зусилля втискування Р вд в процесі занурення палі показали, що анкерувальні зусилля анкера в будь-який момент часу більше зусилля втискування, тобто виконується нерівність Иа > Рвд. Враховуючи цю обставину занурення паль можна починати не чекаю чи встановлення стабільного тиску в камері анкера. 2.12. Запропонований наближений метод розрахунку припливу повітря у вакуумну камеру і отримані на його основі аналітичні залежності для визначення технологічних параметрів анкера дають достатню для практичних цілей точність. Похибка розрахунку в порівнянні з натурними вимірами шуканих параметрів її перевищує 10-15%. 68 РО ЗД ІЛ З АН АЛ ІЗ, ДО СЛІДЖ ЕН Н Я ТА О БГРУН ТУВАН Н Я РАЦ ІО НАЛЬН О Ї ТЕХН О Л О ГІЇ ВЛАШ ТУВАН Н Я ПАЛЬОВО ГО Ф УНДАМ ЕНТУ З ЗАЛ ІЗО БЕТО Н Н И Х ПАЛЬ М ЕТОДО М ВТИ СКУВАНН Я 3.1. Вихідні положення Досліджування ряду технологій занурення паль втискуванням показало, що вони розроблялися виходячи з конкретних технічних і технологічних особливостей палевтискувального обладнання. Дослідження, які пов'язані з вдосконаленням технології занурення паль за допомогою палевтискувального пристрою з вакуумним анкером, відсутні. З огляду на це метою даних досліджень є дослідження технологічного циклу занурення паль за допомогою установки СВО-В-1. Для реалізації поставленої мети вирішувалися такі завдання: - дослідження та розробка технологічних схем занурення паль втискуванням в різних інженерно-геологічних умовах; - дослідження та вдосконалення прийомів виконання окремих технологічних операцій; - відпрацювання схем переміщення в послідовності влаштування пальових полів з визначенням оптимальних умов їх застосування; - виконання аналізу фотообліку затрат часу по операціях для різноманітних технологічних схем занурення паль; - визначення трудомісткості циклу занурення з побудовою модернізованих графіків трудових процесів; - уточнення аналітичних залежностей для визначення тривалості циклу втискування за допомогою установки СВО-В -1. В якості вихідних даних для дослідження і відпрацювання технології втискування паль за допомогою установки з вакуумним анкером була запропонована технологічна схема, яка приведена на рис. 3.1. 69 І II III IV V Рис. 3.1. Технологічна схема занурення паль втискуванням зі застосуванням пристрою СВО-В-1: І - переміщення установки на точку занурення зі стропуванням, підтаскуванням, підйомом і заведенням під наголовник; II - встановлення палі на точку втискування; III - опускання анкеру і опорної плити з включенням в роботу вакуумного анкера; IV- занурення палі втискуванням; V - відімкнення вакуумного насосу, підйом анкеру, опорної плити, наголовника і зїзжання з палі; 1- базова машина; 2 - наголовник; 3 - паля; 4 копрова стійка; 5 - втискувальний поліспаст; 6 - упорна рама; 7 - вакуумний анкер; 8 - опорна плита; 9 - вакуумний насос. -о-а Технологічний цикл втискування палі включає наступні основні операції: переміщення установки на точку занурення; наводка наголовника на точку; стропування, підтаскування, підйом і заведенням палі в наголовник; установка палі на точку занурення; опускання анкера і опорної плити; включення в роботу вакуумного анкера; втискування палі; відключення вакуумного насоса, підйом анкера, опорної плити, наголовника і з'їзд з палі. Для відпрацювання операції переміщення і визначення раціональної послідовності влаштування пальового поля за допомогою пристрою СВО-В-1, автором, запропоновані для досліджень такі схеми: 1). Схема влаштування суцільного пальового поля при зануренні паль по радіусу дії установки з рухом "на себе" (рис.3.2); 2). Схема влаштування суцільного пальового поля при русі уздовж рядів збоку (рис. 3.3); 3) Схема влаштування рядів паль при руху установки "на себе" (рис. 3.4); 4). Схема покущового занурення паль з рухом уздовж осі куща збоку (рис.3.5); 5). Схема покущового занурення паль з рухом "на себе" (рис. 3.6); 6 ) Схема влаштування кущового пальового поля із зануренням паль рядами та рух збоку (рис. 3.7). Дослідження тривалості і трудомісткості окремих технологічних операцій циклу втискування виконувалося з використанням вибіркового хронометражу. Час, що витрачається на виконання технологічних операцій вимірювався за допомогою секундоміра. Ш видкість підйому гака для підтаскування паль, а також швидкість підйому наголовника, необхідні для визначення тривалості операцій підтаскування і піднімання палі, визначалися на підставі паспортних даних швидкостей лебідок з урахуванням кратності запасування відповідних поліспастів. Ш видкість переміщ ення установки визначалася як відношення відстані між осями двох послідовно занурюючих паль до проміжку часу протягом якого виконувалося це переміщення. 71 І І І Рис.3.2 Схема влаштування суцільного пальового поля при зануренні паль по радіусу дії установки з рухом "на себе". С- ширина пальового поля. _ _ 1 р т ----- 1— і— 1"""7...1— г— 1~1— р ~ г ~ | — І— р т — І І—I і—г'-'ура (Х)~^ Рис.3.3 Схема влаштування суцільного пальового поля при русі уздовж рядів човниковим способом напрямок руху установки 72 Рис3.4 Схема влаштування рядів паль при руху установки "на себе" Ь - відстань між рядами паль; В - довжина вакуумного анкера Рис.3.5 Схема покущ ового занурення паль з рухом уздовж осі куща збоку С - відстань між осями паль сусідніх «кущів» паль 73 Рис.3.6 Схема покущового занурення паль з рухом "на себе". І_2 - відстань між осями паль сусідніх «кущів» паль Рис.3.7 Схема влаштування кущового пальового поля із зануренням паль рядами при руху збоку Середня ш видкість переміщення для різних схем влаштування пальового поля визначалася на підставі статистичної обробки 6 - 10-ти часткових вимірів швидкості для кожної зі схем. Статистична обробка результатів фотообліку проводилась по загальноприйнятим правилам і посібникам по математичній обробці даних експериментів [7]. Для статистичного аналізу витрат часу оцінювалося середнєквадратичне відхилення. Далі для сукупності дослідних даних виконувалася статистична перевірка на виключення грубих помилок на основі обчислення зміш аної оцінки середньоквадратичного відхилення. Розрахункове значення тривалості операцій встановлювалося діленням середнього значення вибірки на коефіцієнт безпеки, отриманий на основі визначення показника точності оцінки середнього значення залежно від заданого односторонньої довірчої ймовірності а= 0,35. Таке значення а забезпечувало достатньо надійне визначення оцінки величини тимчасових витрат. В остаточний розрахунок трудовитрат вводився нормативний час на організаційні втрати і режим відпочинку робітників в перебігу робочого дня згідно нормативних вимог. Дослідження технології проводились при зануренні дослідних і робочих паль за допомогою експериментального і дослідних зразків втискувального пристрою СВО-В-1 на об'єктах будівельних організацій. 3.2 Дослідження та аналіз технологічних операцій циклу втискування паль Відповідно до технологічної схеми (див. рис 3.1) та переліком операцій прийнятих в якості вихідних даних, технологічний цикл занурення паль починається з операцій переміщення і наводки робочого органу / наголовника / на точку занурення. Відпрацю вання прийомів виконання цих операцій за допомогою установки СВО-В -1 показало, що переміщення агрегату на точку здійснюється при піднятих у верхнє положення вакуумному анкері і опорній плиті. Наведення наголовника 75 здійснюється за допомогою пересування крана вперед-назад і повороту його платформи. Тривалість виконання даних операцій залежить від схеми пристрою пальового поля, яка в свою чергу визначається розташ уванням паль в плані, послідовністю їх занурення і відстанями між ними. Для досліджень операцій переміщення і наводки робочого органу в якості основних показників, які характеризують ці операції, прийняті відповідно - середня швидкість переміщ ення У ср і тривалість наводки наголовника їн . Аналізуючи результати досліджень швидкості переміщення і тривалості наводки наголовника на точку, наведених в табл.3.1 та отриманих на основі статистичної обробки результатів хронометражу цих операцій / див. додатки 3, 4 і 5 /, слід відзначити, що при влаштуванні суцільного пальового поля при зануренні паль по радіусу дії установки при руху «на себе» (рис. 3.2) швидкість переміщення для цієї схеми змінювалася в межах від 2,5 до 4,5 м/хв., при цьому середня швидкість складала 3,0 м/хв., тривалість наведення наголовника складала 2 хв (див табл. 3.1, схема 1). Відпрацю вання даної схеми на будівельному майданчику показало, що занурення паль необхідно виконувати с суворій послідовності. Я к в противному випадку, при зануренні чергових паль стінки анкера можуть попасти на раніше занурену палю, що може призвести до неможливості заанкерування. Найбільш ефективно застосування цієї схеми при влаштуванні суцільного пальового поля ш ириною приблизно 2 Яд (де Яд - радіус дії установки), так як в цьому випадку при мінімальному переміщ енні установки занурюється максимальна кількість паль. При влаштуванні суцільного пальового поля рядами з рухом установки уздовж ряду збоку (див рис. 3.4) середня швидкість переміщ ення для даної схеми нижче, ніж для попередньої і складає 1,2 м/хв.. в той же час тривалість наведення наголовника на точку складає 1 хв. (див. табл.. З.1.,схема 2), що в два рази менше, ніж для схеми 1. Аналіз відпрацювання схеми 2 на майданчику показав, що при її здійсненні не потрібно суворої послідовності занурення в межах ряду, вона більш проста прж виконанні і найбільш раціональна при влаштуванні пальового поля шириною (2 ,1+ 3 )- Яд, а також при зануренні крайніх рядів паль поблизу існуючих будівель і споруд з відстані від осі палі до стіни поблизу розташ ованої будівлі в межах 0,5<1< 2,0м. При влаштуванні рядів паль з рухом установки «на себе» (рис. 3.4) середня швидкість складає 1,0 м/хв., тривалість наведення робочого органу також, як і для схеми 2 (див. табл. 3.1), але на відміну від неї потребує сувору послідовність занурення паль і крім того потрібно, щоб відстань між рядами в напрямку руху установки була менше В/2+0,5 (В - довжина анкера). Провівши аналіз результатів досліджень схем покущового занурення паль: при русі установки уздовж осі куща збоку (рис. 3.5) і при русі установки «на себе» (рис. 3.6) слід відмітити, що при однаковій тривалості операції наведення наголовника, що дорівнює 1,5 хв., середня швидкість переміщ ення установки для першої схеми декілька нижче, ніж для другої і складає відповідно 1,5 і 1,8 м/хв.. (див табл. 3.1, схеми 4, і 5). Враховуючи це, схема покущового влаштування паль при русі уздовж осі куща збоку найбільш раціональна при влаштуванні кущів, так як не потребує у порівнянні зі схемою 5 збільшення розмірів котловану, який пов'язаний з розмірами анкера і може бути застосовна при влаштуванні поля, де відстань між палями сусідніх кущів в напрямку руху установки Ьі>В/2+0,5 (див. рис. 3.5.) Схема покущ ового занурення паль при русі установки «на себе» більш раціональна при влаштуванні середніх кущів в напряму, що є перпендикулярним напряму руху установки Ь 2>В/2+0,5 (див. рис. З.6 .). Схема влаштування кущового пальового поля при зануренні паль з рухом збоку (рис. 3.7) при порівняно невеликій швидкості переміщення 1м/хв.. має найменшу тривалість наведення наголовника 1 хв. (див. табл. 3.1, схема 6). Враховуючи ці дані, а також базуючись на відпрацюванні цієї схеми на будівельному майданчику, найбільш раціонально використання її при влаштуванні поля великої протяжності і насиченості паль в кущах в напрямку руху установки. 77 Таблиця 3.1 Дані досліджень операцій переміщ ення і наводки наголовника на точку занурення Хар актер истика № Схема руху Интервали змінення розташування п/п палевтискувального агрегату Швидкості Часу наведення паль в плані переміщення наголовника Середня Розрахункове швидкість значення С, хв. Усе^м/хв. Суцільне 1 При зануренні паль за 23— 43 1 3 -1 ,7 пальове поле радіусом дії установки с 3,0 2,0 рухом "насебе"(рис.3.2) — « — 2 уздовж рядів збою/ 1.1 — 13 0 3 - 2,0 (рис. 33) ІД 1,0 Рядове 3 Іуздовжряда "на себе" 0,8-12 03-1,0 розташування паль (рис.3.4) 1,0 1,0 Кущове 4 При по кущовому 13 — 1,6 13 — 1,6 розташування паль зануренні з рухом уздовж 1,5 1,5 осі куща збоку (рис.3.5) 5 При покущовому 1,6-1,9 12-1,4 Зануренні з рухом "на 1,8 и себе" (рисЗ.6) — «— 6 При зануренні паль 0 3 -1 2 0,6 - 1,1 рядами з рухом збоку 1,0 1,0 (рис 3.7) - з урахуванням надбавок часу на організаційні втрати і режим роботи бригади на протязі робочого дня 78 Після переміщ ення пристрою і наведення наголовника на точку занурення виконуються операції по стропуванню, підтаскуванню, підйому та заведенню голови палі у наголовник з послідуючим установленням палі на точку занурення. Враховуючи це, що обидві вантажопідємні лебідки базової машини палевтискувального пристрою задіяні /одна - на підйом наголовника, а друга - на втискувальний поліспаст, для виключення використання додаткового вантажопідйомного механізму були пропоновані операції по підтаскуванню, підйому і заведенню палі в робочий орган здійснювати за допомогою додаткової лебідки, яка установлена на упорній рамі, при цьому заведення палі у наголовник виконувалося за рахунок комбінації підйому палі, опускання робочого органу і повороту платформи крану (див. рис.3.8). Установка палі на точку втискування здійснювалось за рахунок повороту установки і похилу копрової щогли вперед-назад. Відпрацювання та дослідження цих операцій на різних будівельних майданчиках показали,щ о тривалість виконання операцій по підтаскуванню та підйому палі залежать від відстані на котру підтаскується паля, довжини палі,а також швидкості підйому крюка для підтаскування палі та швидкості підйому наголовника, значення яких в залежності від кратності запасування поліспасту, приведені в табл. 3.2. Час, який витрачається на виконання операцій стропування, заведення палі в робочий орган і встановлення її на точку занурення в основному залежить від кваліфікації бригади копровиків. Виконуючи аналіз результатів досліджень тривалості виконання цих операцій на різних будівельних майданчиках, приведених в додатках 3, 4 і 5, слід зазначити, що розрахунковий час, що витрачається на стропування, підтаскування, підйом і заведення 8-14-ти метрових паль в наголовник з урахуванням надбавок часу на організаційні втрати і режим праці робітників в перебігу робочого дня коливалося в межах 6,0 * 10,9 хв., складаючи в середньому 7,9 хв., що становить 34% від загальної тривалості виконання допоміжних операції 1;вс, що дорівнюють 23,1 хв. Тривалість установки палі на точку змінювалася в діапазоні 2,8 + 3,8 хв., середнє значення 3,5 хв., що становить 15% 1:ВС. В загальному циклі занурення палі ці операції займають близько 39% загальної тривалості циклу. 7С Таблиця 3.2 Узагальнені дані визначення тривалості циклу занурення однієї палі № Найменування параметрів Умовні Одиниці Величини п/п позначення виміру значень параметрів 1 Тривалість буріння їб хв.. лідирую чої свердловини при її влаштування: 29.0 самою установкою окремим агрегатом 8.0 2 Тривалість зрубування І1сер голови палі: 11,0 вручну відбійним молотком 9,0 3 Тривалість стропування і 1с 3,0 заведення голови палі в наголовник 4 Тривалість установки палі їз 3,5 на точку занурення 5 Тривалість опускання и 2,0 анкера і опорної плити 6 Тривалість підйому ч 2,5 анкера, опорної плити, наголовника і з'їзд із палі 7 Ш видкість підйому гака Укр м/хв. для підтаскування палі при запасовці: однократній 16,0 двократній 8,0 8 Ш видкість підйому У о наголовника при запасовці: чотирьохкратній 6,0 ш естикратній 4,0 80 Рис.3.8 Процес підйому і заведення палі в наголовник палевтискувального обладнання Рис. 3.9 Занурення стінок вакуумного анкера в ґрунт з вмиканням його в роботу Після встановлення палі на точку занурення вакуумний анкер і опорна плита за допомогою гідроциліндрів опускалися на поверхню ґрунту. Необхідною умовою заверш ення операції опускання анкера, як показало відпрацювання цієї операції, є відсутність просвітів між поверхнею ґрунту і стінками анкера, тобто вони повинні бути занурені в ґрунт хоча б на мінімальну глибину 2-3 см. Операція включення в роботу вакуумного анкера здійснювалася включенням вакуумного насоса, що відкачує повітря з камери анкера. За рахунок цього тиск в камері зменшувався і під дією притискного зусилля від атмосферного тиску стінки корпуса додатково занурювалися в ґрунт (рис.3.9). Тому одне тимчасове включення вакуумного насоса, як показало відпрацювання даної операції, необхідно, щоб штоки гідроциліндрів, що з ’єднують анкер з рамою, переводилися в режим вільного виходу і підтримувався в такому режимі до припинення занурення стінок анкера в ґрунт. Операції опускання і включення в роботу вакуумного анкера складають технологічний процес заанкерування втискувального пристрою. Аналізуючи результати досліджень процесу заанкерування, наведені в табл.3.3, слід зазначити, що в загальному циклі заанкерування і розанкерування установка Т вак, що складає в середньому 4,6 хв. або 68%, з яких основна операція включення в роботу вакуумного анкера, тривалість якої залежить від багатьох факторів і детально вивчена в розділі 2, становить з середньому 3,0 хв. або 47% Т вак. Загалом цикл втискування тривалість цієї операцій становить близько 8%. В процесі відпрацювання операції втискування палі, у зв'язку з тим, що до робочого органу запасовані два протилежно направлені поліспаста (один спрямований вгору на підйом наголовника, другий вниз на втискування палі) і враховуючи, що швидкість намотування канатів в поліспастах різна, для виконання цієї операції машиністу установки необхідно одночасно маніпулювати двома лебідками, що значно ускладнює йому роботу. З метою полегшення управління установкою в процесі виконання цієї операції, автором було запропоновано виконати систему розгальмовування лебідок, яка полягає в тому, що при механічному або електричному відключенні гальм однією з лебідок, її барабан, під дією поліспаста іншої лебідки вільно обертався, не перешкоджавши. розмотуванню каната, який знаходиться на ньому, а отже і переміщенню наголовника. Таким чином, при виконанні операції втискування, машиніст розгальмовує барабан допоміжної лебідки підйому наголовника і по команді копровика включає головну лебідку і приводить в дію втискувальний поліспаст. При досягненні проектної позначки або контрольного зусилля втискування занурення припиняється. Тривалість виконання операції втискування, що є основною в технологічному циклі, як показали дослідження, наведені в розділі 2 , залежить від багатьох факторів і по даним хронометражу коливається в межах 6,6 - 9,2 хв. (див. додаток 3, 4 і 5), при цьому середнє значення дорівнює 7,9 хв., що становить близько 21% загальної тривалості циклу втискування. Після заверш ення операції втискування виконувались операції з підйому анкера, опорної плити і наголовника. Як показали дослідження після вимкнення вакуумного насоса в замкнутій порожнині анкера проходив процес відновлення атмосферного тиску, для прискорення якого було пропоноване на плиті і обоймі анкера встановити вентиля, за допомогою яких час відновлення тиску вдалося скоротити від 2,5 до 0,5 хв. Надалі відрив анкера від ґрунту найбільш надійно здійснювати підйомом упорної рами за допомогою втискувального поліспаста з передачею зусилля відриву анкера через робочий орган на палю, так як це виключає можливість перекидання установки в процесі підйому анкера, Процес відновлення атмосферного тиску і підйому анкера складають цикл разанкерування пристрою, тривалість якого становить близько 32% загального часу, що витрачається на заанкерування і розанкерування пристрою, яке в свою чергу становить близько 17% загального циклу втискування палі / див. табл.3.3 /. Підйом опорної плити здійснювався відразу після вимкнення вакуумного насоса. У випадках, коли в процесі втискування палі недозанурюються більш ніж на І м та відстані між палями в плані менше 1,2 м, в технологічний цикл втискування необхідно включати операцію зрубування голів паль, що пов'язано лз. Таблиця 3.3. Результати дослідження операцій заанкерівання і розанкерівання вакуумного анкера в установці СВО-В-1 № майданчика Середня тривалість виконання операцій, хв.. ■тіп-вак Загальна рВД будівництва, % ВІД Т вак % від * заг тривалість розмір анкера в Операція заанкерівання Операція розанкерівання циклу ГТТ~ 'ВДзаг, плані Опускання Вмикання в Вимкнення Підйом анкера хв.. анкеру роботу вакуумного вакуумного насосу анкера № 2 1 2 2Д) 1 2 01 52 33,7 3x5 25,0 38,4 23,1 13,5 15,4 №3 1 2 2 2 ЦЗ 0Д7 6,6 46,2 3x5 28,8 40,9 19,7 10,6 14,3 № 4 1 2 4Д 1 А м ТА 39,7 3x6 17,6 59,5 14,8 8,1 18,6 Середнє С5 ЗД) 1 2 0,66 6,36 значення 23,6 47,0 18,9 10,5 16,7 ТВак - сумарна тривалість виконання операцій заанкерівання і розанкерівання вакуумного анкера конструктивними особливостями установки СВО-В-1, що не дозволяє занурювати палі за даних умов. Аналізуючи результати хронометражу операції зрубування голів паль, що виконувалася вручну, слід зазначити, що це сама трудомістка операція циклу, витрати часу на яку складають близько 25% загальної тривалості циклу втискування (див. додаток 3). На будівельних майданчиках, інженерно-геологічні умови яких характеризуються тим, що в товщі ґрунтів основи, що прорізаються палею, є прошарки ґрунтів, опір яких перевищує занурювальну здатності палевтискувального обладнання, можливе застосування заходів, що полегшують занурення паль, зокрема влаштування лідируючих свердловин за допомогою шнекового буріння. Конструкція палевтискувального пристрою з вакуумним анкером дозволяє виконувати буріння свердловини самою установкою за допомогою бурової головки СО-2 зі шнеком, яка кріпиться до робочого органу /рис.3.10/, М ожливе виконання лідирую чих свердловин і відокремленим агрегатом на базі екскаватора, трактора і т.д. У зв'язку з цим автором запропоновано дві схеми занурення паль в лідируючі свердловини за допомогою установки з вакуумним анкером: 1) Технологічна схема занурення паль втискуванням в лідируючу свердловину при бурінні свердловин самою установкою (рис. 3.11) 2) Технологічна схема занурення паль втискуванням в лідируючу свердловину при бурінні свердловини окремим агрегатом (рис 3.12)/ Процес буріння за допомогою самої установки включає наступні операції: навішення бурової головки з шнеком до наголовника з кріпленням напрямних бурголівки до напрямних копрової щогли; переміщ ення установки з центруванням ш нека над точкою втискування; буріння лідерної свердловини; витяг шнека; від'єднання бурголівки з шнеком від робочого органу і направляючих копрової щогли. Відпрацю вання операцій навішення бурової головки показала, що найбільш раціонально здійснювати її за рахунок комбінації операцій перем іщ енню повороту платформи крана і вирівнювання копрової щ огли до збігу направляючої їх бурголівки і копрової щогли, а також підйому та опускання наголовника до збігу їх кріпильних вузлів. Аналізуючи тривалість виконання процесу буріння за допомогою самої установки (див. додаток 4) слід відзначити, що найбільш трудомісткою операцією є операція навішення бурголівки, тривалість якої коливається в межах 11,5 - 15,0 хв., розрахункове значення 16,0 хв., що становить 55% усього процесу буріння їб; тривалість самої операції буріння з розрахунковим значенням 7,3 хв. становить 25% їб. Зі загальної тривалості циклу втискування, яка змінювалася в діапазоні 33,5 + 45,0 хв., розрахункове значення 55,9 хв., час, що витрачається на виконання основної операції циклу втискування - операцій втискування палі склало всього 3,8 хв., що становить близько 7% Тзаг вд. Відпрацю вання результатів хронометражу технологічних операцій відповідно до схеми 2 приведена в додатку 5. Порівнюючи результати досліджень тривалості технологічних циклів занурення паль у відповідності зі схемами, приведеними на рис.3.11 і 3.12, слід зазначити, що маючи приблизно однакову тривалість виконання операцій не посередньо пов'язаних з втискуванням, рівних відповідно 22,3 і 20,7 хв., застосування окремого агрегату для влаштування лідирую чих свердловин дозволяє скоротити цикл занурення палі на 20,9 хв. або 37%. Це означає, що якщо умови будівельного майданчика дозволяють одночасну роботу двох агрегатів, то при зануренні паль в лідируючу свердловину переважніш ою є схема 2 (див. рис.3.12 ). Дослідження та відпрацювання технологічних операцій циклів втискування за допомогою палевтискувальної установки СВО-В-1 на різних будівельних майданчиках сприяли створенню ряду технологічних схем занурення паль, дозволили відпрацювати найбільш раціональні прийоми виконання окремих технологічних операцій, визначити тривалість цих операцій, а також їх питомі значення в загальному циклі занурення. На основі встановлення раціональної послідовності виконання окремих технологічних операцій, а також на базуванні статистичної обробки результатів; фотообліку витрат часу на кожного члена бригади копровиків при виконанні кожної операції, в залежності від прийнятої технологічної схеми занурення в табл.3.4-3.7 наведені графіки трудових процесів. Аналізуючи загальні витрати праці на виконаний різних технологічних циклів слід зазначити, що найбільш трудомістким є технологічний цикл занурення паль в лідируючі свердловини, пробурені самим палевтискувальним пристроєм. Його трудомісткість становить 155,1 люд. -хв. (див. табл.3.5), що на 57,9 люд.-хв або 60% більше ніж трудомісткість звичайного технологічного циклу без додаткових операцій, що складає 97,2 люд. хв.. (див. табл. 3.6). Аналіз витрат праці на виконання окремих операцій для різних технологічних циклів показав, що найбільш трудомістким є операції з стропування, підтаскування, підйому і заведенню палі в наголовник, які в середньому складають близько 40% загальної трудомісткості циклу, що є істотним потенціальним резервом скорочення як тривалості так і його трудомісткості. Щ е одним резервом скорочення циклу є виняток з рубки голів палі за рахунок більш точного визначення довжин паль, що дозволить майже на 25% скоротити тривалість і трудомісткість циклу (див. табл. 3.7). Скоротити технологічний цикл можна також за рахунок суміщення в часі виконання деяких операцій процесу втискування. Так, виконаний в розділі 2, порівняльний аналіз зростання анкерувальної здатності вакуумного анкера і зусилля втискування при зануренні паль показує, що операцій включення в роботу вакуумного анкера і втискування паль можуть виконуватися паралельно, що дає можливість скоротити цикл втискування на 8%. Основні результати дослідження та відпрацювання технології втискування паль за допомогою установки з вакуумним анкером в різних умовах будівництва, відображені в роботах [48, 73, 76]. 87 Таблиця 3.4 - Графік виконання робіт втискування паль довжиною 14 м № Найменування операцій Затрати часу виконавців, хв Час, хв.. п/п Маши Копрува Копрува 3 6 9 12 15 18 21 24 27 ЗО 33 36 39 42 ніста льник, льник, установ він же він же ки V I р. бурільщ бурільщ ик ик У р IV р 1 П ер е м іщ е н н я а гр е га ту на р о б о ч у то ч к у 1,1 1,1 1,1 3,3 1,1 2 Н авед ен н я р о б о ч о го о р ган у на то ч к у 1,9 1,9 1,9 5,7 1,9 3 С т р о п у в ан н я , п ід тас к у в ан н я , п ід й ом і 10,9 10,9 10,9 23,1 10,9 за в ед ен н я палі в р о б о ч и й орган 4 В с та н о в л ен н я палі на т о ч к у зан у р ен н я 3,6 3,6 3,6 10,8 3,6 5 О п у ск ан н я а н к е р а і о п о р н о ї п ли ти з 2,0 2,0 2,0 6,0 2,0 в и р ів н ю в ан н я м к о п р о в о ї ст ій к и 6 В к л ю ч е н н я в р о б о ту вак у у м н о го а н к ер а 2,0 2,0 2,0 6,0 2,0 7 В ти ск у в ан н я пал і 9,2 9,2 9,2 27,6 9,2 8 В и м к н ен н я в а к у у м н о го н асо су , п ід й ом 3,0 3,0 3,0 9,0 3,0 ан к ер у , п ли ти , н аго л о в н и к а і з ’їзд з палі Разом: 101,1 33,7 ^ __ ----- 1 00 оо Затрати праці,люд-хв. Тривалість операцій Таблиця 3.5 - Графік виконання робіт втискування палі довжиною 12 м в лідуючу свердловину при бурінні її самою палевтискувальною установкою № Найменування операцій Затрати часу виконавців, хв Час, хв.. п/п М а ш и н іс т а К о п р у в а ль К опруваль 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 у стан о в к и ник, він ж е ник, він же б у р іл ь щ и к бур ільщ и к VI р. У р IV р 1 Н ав іш у ван н я б у р го л ів к и зі ш н еком до 16,0 16,0 16,0 48,0 16,0 н аго л о в н и к а 2 П ер е м іщ е н н я у ст ан о в к и з ц ен тр у ван н ям з д 3,1 3,1 9,3 3,1 ш н ек у н ад т о ч к о ю зан у р ен н я 2л» Б ур ін н я л ід е р н о ї св ер д л о ви н и 7,3 7,3 7,3 14,5 7,3 4 В и й м ан н я ш н ек у 2,4 2,4 2,4 5,4 2,4 5 В ід ’єд н ан н я б у р го л івк и від 6,8 6,8 6,8 17,0 6,8 н аго л о в н и к а 6 С тр о п у в ан н я , п ід й ом і завед ен н я палі в 7Д 7Д 7,1 21,3 7,1 н аго л о в н и к 7 В с та н о в л ен н я пал і на то ч ку зан у р ен н я 3,1 3,1 3,1 9,3 3,1 8 О п у ск ан н я а н к е р а і плити 2,0 2,0 2,0 6,0 2,0 1— і 9 В к л ю ч ен н я в р о б о т у в а ку у м н о го ан к ер а 2,3 2,3 2,3 6,9 2,3 — 10 В т и ск у ван н я пал і 3,8 3,8 3,8 11,4 3,8 — 11 П ід й о м ан к ер а , п ли ти , н аго л о в н и к а і 2,0 2,0 2,0 6,0 2,0 з ’їзд з палі Разом: без врахування зрубування голів паль 155,1 55,9 чо Затрати праці,люд-хв. Тривалість операцій Таблиця 3.6. Графік виконання робіт втискування паль довжиною 12 м в лідируючу свердловину при бурінні свердловини окремим агрегатом. № Найменування операцій Затрати часу виконавців, хв. Час, хв.. п/п Машині Машині Копрува Копрува ста ста бур. льник, льник, 3 6 9 12 15 18 21 24 27 ЗО 33 36 установки агрегата він же він же VI р. VI буріль- р. буріль- щик V р щик IV р 1 Переміщення бурильного агрегату з 1,8 1,8 1,8 5 ,4 1,8 центруванням шнека над точкою занурення 2 Буріння лідируючої свердловини - 4 ,3 4 ,3 4,3 12,9 4,3 3 Витяг шнека - 2 ,6 2 ,6 2 ,6 7 ,8 2 ,6 4 Переміщення установки СВО-В-1 з 2 ,0 2 ,0 2 ,0 6 ,0 2 ,0 наводкою наголовника нато ч к у занурення 5 Стропування, підйом і заведення палі в 6 ,0 6 ,0 6 ,0 18,0 6 ,0 наголовник 6 Установка палі на точку 2 ,8 - 2 ,8 2 ,8 8,4 2 ,8 7 Опускання анкера і плити 2,3 - 2 ,3 2,3 6 ,9 2,3 8 Включення в роботу вакуумного анкера 3,3 - 3,3 3,3 9 ,9 3,3 9 Втискування палі 4 ,0 - 4 ,0 4 ,0 12,0 4 ,0 10 Підйом анкера, плити, наголовника і 3,3 3,3 3,3 9 ,9 3,3 з'їзд зі палі 32.4 очо Р азо м : 97 ,2 32 ,4 Затрати праці, люд-хв. Тривалість операцій Таблиця 3.7 -Графік виконання робіт втискування палі довжиною 8 м № Найменування операцій Затрати часу виконавців, хв. Час, хв. п/п М а ш и н іс т а К о п р у ва ль Коп рува ль у с т а н о в к и ник. він ж е ник. він же бу р іл ьщ и к бу р іл ьщ и к VI р. У р IV р 3 6 9 12 15 18 21 24 27 30 33 36 39 42 1 Переміщення агрегату на точку 0,5 0,5 0,5 1,5 0,5 занурення 2 Наведення наголовника на точку 2,0 2,0 2,0 6,0 2,0 3 Підтаскування, підйом і заведення палі 7,7 7,7 7,7 23,1 7,7 в наголовник 4 Встановлення палі на точку 3,8 3,8 3,8 11,4 3,8 5 опускання анкера, плити з 3,2 3,2 3,2 9,6 3,2 вирівнюванням копрової стійки 6 Включення в роботу вакуумного анкера 4,4 4,4 4,4 23,2 4,4 7 Втискування палі 6,6 6,6 6,6 19,8 6,6 8 Вимкнення вакуумного насосу, підйом 2,6 2,6 2,6 7,8 2,6 плити, наголовника і з’їзд з палі 9 Зрубування голів паль 8,9 8,9 8,9 26,7 8,9 Разом: без врахування зрубування голів паль 92,4 30,8 ----------------------------------------------------------------------- ► з врахуванням зрубування голів паль 119,1 39,7 чо Затрати праці,люд-хв. Тривалість операцій Рис. 3.10 Буріння лідируючих свердловин за допомогою бурової головки СО-2, яка навішена до наголовника палевтискувального обладнання 92 II I I I ІУ 77777/ 7/7 Л-У 7П~ТГГТП. 7?ГЛГ 7 Рис. 3.11 Технологічна схема занурення паль втискуванням в лідируючу свердловину при бурінні свердловин самою установкою: I - навішування бурової головки з шнеком до наголовника установки і переміщення установки з центруванням шнеку над точкою занурення; II - буріння лідерної свердловини; III - стропування, підтаскування, підйом і заведення голови палі під наголовник; IV- встановлення палі на точку втискування; V - опускання опорних плит і анкера з ввімкненням його в роботу; VI - занурення палі втискуванням; VII - підйом опорних плит, анкеру, наголовника і з’їздження з палі; 1 - базова машина; 2 - наголовник; 3 - бурова головка; 4 - шнек; 5 - копрова стійка; 6 - упорна рама; 7 - вакуумний анкер; 8 - опорна плита; 9 - вакуумний насос; 10 - паля; 11 - лідерна свердловина. І У I I I I I І ґ 5 і \ 77 & к 1 12 Рис 3.12 Технологічна схема занурення паль втискуванням в лідируючу свердловину при бурінні свердловини окремим агрегатом: І - буріння свердловини окремим агрегатом; II - стропування, підтаскування, підйом і заведення голови палі під наголовник; III- встановлення палі на точку втискування; IV - опускання анкера опорної плити з ввімкненням в роботу вакуумного насосу; V - занурення палі втискуванням; VI - вимкнення вакуумного насосу, підйом опорної плити, анкера, наголовника і з ’їздження з палі; 1 - бурильний агрегат; 2 - бурова головка СО-2; 3 - шнек; 4 - базова машина установки СВО-В-І; 5 - наголовник; 6 - паля; 7 - копрова стійка; 8- втискувальний поліспаст; 9 - упорна рама; 10 - вакуумний анкер; 11 - опорна плита; 12 - лідерна свердловина. 3.3. Визначення тривалості циклу анкерного втискування паль і змінної продуктивності анкерного палевтискувального пристрою. Для визначення календарних термінів влаштування фундаментів на втискувальних палях, а також з метою визначення кількісної потреби в палевтискувальному обладнанні, в залежності від обсягів робіт, необхідний хоча б наближений розрахунок тривалості циклу занурення палі і змінної продуктивності палевтискувального обладнання. З технічної літератури відомий підхід до визначення тривалості циклу, де він складається з чистого часу, що витрачається безпосередньо на занурення палі, і часу, що витрачається на допоміжні операції [35]. Виходячи з вищ есказаного і ґрунтуючись на експериментальних і теоретичних дослідженнях: окремих технологічних операцій циклу втискування; процесу втискування палі в різних ґрунтових умовах, а також роботи вакуумного анкера для розрахунку тривалості циклу втискування палі за допомогою палевтискувального пристрою з вакуумним анкером запропонована наступна формула: Т ц= їб + ґвс + ґвд + ґзР (3.1) де ґб - тривалість буріння лідируючої свердловини, хв., яка приймається в залежності від способу її влаштування за табл.3.2 на основі статистичної обробки результатів хронометражу процесу буріння свердловини; ґвс - тривалість виконання допоміжних операцій, хв..; ґвд - тривалість втискування палі, хв.; ґзр - тривалість зрубування голови недовантаженої палі, хв., яка приймається в залежності від способу зрубування по табл.3.2 на основі статистичної обробки результатів хронометражу операцій зрубування голів паль. У разі, коли занурення палі виконується без додаткових заходів ґб = 0 і відсутнє зрубування голів паль Іср = 0 або коли ці процеси не входять в технологічний цикл занурення тривалість циклу визначається за формулою: ВД (3.2) 95 Час ївс, що витрачається на виконання допоміжних операцій визначається як сума витрати часу на виконання окремих допоміжних процесів за формулою: Чс - Ч + ї2 + 4 + 4 + Ч+ Ч (3.3) де р - тривалість переміщення палевтискувального агрегату з наведенням наголовника на точку занурення палі; І2 - тривалість стропування, підтаскування, підйому і заведення голови палі в наголовник; - тривалість установки палі на точку занурення; и - тривалість опускання анкера і опорної плити; їз - тривалість включення в роботу вакуумного анкера; Ч - тривалість підйому анкера, опорної плити, наголовника і з'їзд із палі. Час Ч, визначається в залежності від прийнятої схеми переміщ ення установки, розміщення паль в плані і відстаней між ними за формулою: Ч ( В св / V с р ) Ч (3.4) де всв - відстань між осями послідовно занурювальних паль, м; У ср ~ середня ш видкість переміщення установки, м/хв..; Ч - тривалість наводки наголовника на точку втискування, хв. Значення У ср і їн приймаються за табл. 3.2 на основі статистичної обробки результатів відпрацювання операцій переміщення і наводки наголовника на точку занурення. Час ї2 витрачається на стропування, подтаскування, підйом і заведенням палі в наголовник визначається за формулою: ї 2 - Ч +(Ь+1СВ)/ V кр + 1св/ Уо (3.5) де Ч - тривалість операції стропування та заведення палі в наголовник, хв.; Ь - відстань, на яку підтаскують палю, м; 96 1СВ - довжина палі, м; V Kp - швидкість підйому гака для підтаскування палі, м/хв..; V0 - швидкість підйому наголовника, м / хв. Значення VKp і V0 приймається за табл. 3.2 залежно від кратності запасування відповідного поліспаста. Час t5, який залежить від фільтраційних властивостей ґрунтів, продуктивності вакуумного насоса визначається за відповідною формулою. Тривалість виконання операцій: стропування і заведення голови палі в наголовник tc; встановлення палі на точку втискування t3; опускання анкера і опорної плити t4; підйому анкера, опорної плити, наголовника і з'їзду із палі t6, як таких, що не залежать від розмірів палі, схеми переміщення та інших факторів приймається за табл. 3 .2 , отриманих на основі статистичної обробки результатів хронометражу відповідних технологічних операцій циклу втискування. Тривалість втискування палі ґвд визначається за відповідною формулою. Змінну експлуатаційну продуктивність палевтискувального обладнання СВО-В-1 Пе м3/зміну визначаємо на підставі загальноприйнятого підходу розрахунку даного показника для аналогічного обладнання [36] за формулою: П е=(60- с qc. кв)/Тц (3.6) де С - тривалість зміни, год; qc. - об’єм однієї занурю ваної палі, м3; кв ~ коефіцієнт використання установки в часі, приймаємо К в = 0,8-0,9 ; Тц - тривалість циклу занурення однієї палі, хв.., визначається за формулами (3.1) або (3.2). Таким чином визначені основні залежності по визначенню тривалості циклу втискування і змінною продуктивністю палевтискувального обладнання з вакуумним анкером. 97 Висновки за розділом З 3 .1. В процесі відпрацювання та аналізу основних схем переміщ ення втискування установки з вакуумним анкером встановлені найбільш раціональні умови їх застосування залежно від розмірів пальового поля, розміщ ення паль в плані, відстаней між ними, а також відстані до довколиш ніх будівель, споруд тощо. 3.2. Аналіз, дослідження і відпрацювання технологічних процесів втискування в виробничих умовах дозволив розробити ряд технологічних схем занурення паль втискуванням в різних інженерно-геологічних умовах будівельних майданчиків. 3.3. Аналіз, відпрацювання і вдосконалення технологічних операцій циклу втискування паль із застосуванням обладнання з вакуумним анкером сприяли розробці і впровадженню нових раціональних режимів виконання окремих процесів для різних технологічних схем занурення паль. 3.4. В умовах, коли занурення паль виробляється в лідируючі свердловини і можлива робота двох агрегатів найбільш раціональною схемою занурення паль є технологічна схема втискування паль в лідируючі свердловини при бурінні їх окремим агрегатом, який дозволяє більш ніж в 1,7 рази скоротити цикл втискування у порівнянні з технологічною схемою втискування паль в лідируючі свердловини при бурінні їх самою установкою. 3.5. Встановлені на основі статистичної обробки результатів фотообліку витрат часу кожного з членів бригади на виконання окремих операцій дозволили розробити та уточнити графіки трудових процесів для різних технологічних схем, які можуть служити посібником для розробки технологічних карт і карт трудових процесів по технології втискування паль установкою СВО-В- 1. 3.6. На основі аналізу витрат часу і праці на виконання окремих технологічних процесів визначено найбільш суттєві додаткові резерви скорочення загальної тривалості і трудомісткості циклу втискування за допомогою нового палевтискувального обладнання. 3.7. Ґрунтуючись на дослідженнях окремих технологічних процесів циклу втискування паль в різних ґрунтових умовах проаналізовано і отримано аналітичні залежності для визначення тривалості циклу втискування і змінної продуктивності вакуумного палевтискувального пристрою. РОЗДІЛ 4.ТЕХН ІКО-ЕКО Н ОМ ІЧН Е О БГРУНТУВАН НЯ ТА П РИ КЛАДИ ЕФ ЕКТИ ВН И Х РІШ ЕНЬ ПО ВЛАШ ТУВАН Н Ю Ф УН ДАМ ЕН ТІВ З ВИ КОРИ СТАН Н ЯМ АН КЕРНО ГО ВТИ СКУВАНН Я 4 .1 . Приклади ефективних рішень по влаш туванню фундаментів анкерним втискуванням Проведені дослідження з розробки нової технології занурення паль анкерним втискуванням в різних інженерно-геологічних умовах послужили основою для реалізації запропонованої технології при влаштуванні пальових фундаментів на будівництві цивільних і виробничих будівель різного типу. При аналізі об'єктів впровадження в проектних інститутах і виробничих будівельних організаціях за основний критерій ефективності прийнята собівартість виконання пальових робіт. Розроблені рекомендації по новій технології втискування паль із застосуванням вакуумного анкера для влаштування фундаментів використовувалися на будівництві комплексу гуртожитків інституту м. Києв. При цьому виходили з того, що застосування технології забивання паль або влаштування буронабивних паль виключалися враховуючи аварійний стан раніш е зведеної секції, що примикає до комплексу гуртожитків. Згідно інженерно-геологічних вишукувань ґрунтові умови майданчика будівництва характеризую ться такими особливостями: верхній шар ґрунтів являє собою супіски пластичної і текучої консистенції з прошарками піску товщиною 9... 16 м, які підстеляються піском середньої крупності і щільності. В ідповідно до проекту для влаштування фундаментів були прийняті залізобетонні складові палі перерізом 0,35x0,35 м довжиною 14 і 18 м. 99 Розміщення паль в плані рядове; відстані між осями паль від 1,05 до 1,5 м, а найменш а відстань до стіни існуючої секції 1,5м (див. табл.4.1). Розрахункова несуча здатність паль, заглиблених в піски на 1 . . . 2 м прийнята в проекті рівною 500 кН. Таблиця 4.1-Дані проектних рішень пальових полів об'єктів прикладів застосування № площадки Найменування Довжина, м Розміщення Відстань Найменша площадки Переріз паль в плані, між осями відстань застосування паль мхм м сусідніх до рядом паль, м розташованої будівлі, фундаменту 1. Комплекс 14-18 Рядове, 1,05-1,5 1,5 гуртожитків 0,3x0,3 суцільне інституту в м. Київ 2. Виробничий 10-12 кущове 0,9-1,05 1,5 корпус для 0,3x0,3 обробки поліграфічної продукції в м. Київ д Інженерно- 8-12 Рядове, 0,9-3,0 0,5 лабораторний 0,3x0,3 суцільне корпус КФ ВНІІСТа в м. Київ При влаштуванні пальового поля була прийнята технологічна схема занурення паль, наведена на рис. 3.1. Порядок переміщення палевтискувальної установки і влаштування пальового поля здійснювались у відповідності зі схемами, наведеними на рис. 3.3 і 3.4. В якості базової машини установки СВО-В-1 використовувався гусеничний кран М КГ-25БС. 100 Рис 4.1 Занурення паль втискуванням біля існуючої будівлі Занурювання палі поблизу існуючої будівлі показано на фотографії (рис.4.1). У зв'язку з наявністю у верхньому шарі основи майданчика слабких ґрунтів і в тих випадках, коли зусилля втискування не перевищувало 200 - 250 кН, застосовувана технологія мала певну особливість, яка полягала в тому, що занурення паль в таких умовах, до глибини 9-14 м, виконували без операції опускання і включення в роботу вакуумного анкера, а втискування здійснювалося тільки за рахунок власної ваги обладнання. Це особливо важливо при зануренні складених паль, так як в цьому випадку не було потрібно дворазове повторення операцій опускання, включення в роботу і підйому вакуумного анкера, що було пов'язано з необхідністю виконання операцій стропування, підйому і установки верхньої секції складеної палі на нижню для їх стикування. Для підтвердження розрахункової несучої здатності паль були виконані і проаналізовані статичні випробування паль. Результати випробувань (див. табл.2.5) показали, що несуча здатність випробовуваної палі виявилася в 2,5 рази вище розрахункового навантаження на палю прийнятою в проекті, що дорівнює 500 кН. В результаті застосування даної технології на об'єкті будівництва комплексу гуртожитків інституту отриманий економічний ефект в сумі 79,1 тис. грн., економія трудовитрат 798,7 люд-днів. Ефективність запропонованої технології можна також проілюструвати на прикладі заміни фундаментів на буронабивних палях на об'єкті будівництва виробничого корпусу для обробки поліграфічного друку у м. Київ За даними інженерно-геологічних вишукувань умови майданчика характеризуються заляганням з поверхні супіску неоднорідного і насипного ґрунту з включеннями будівельного сміття і битої цегли потужністю до 0,5 м, які підстилаються піском потужністю 1,2 ...2,2 м, нижче йдуть шари 102 суглинку та харківського супіску товщ иною відповідно 1 ,7 ...2 ,3 і та 2 ,0 , .. 2,3 м, на підставі котрих лежить пісок харківський. Відповідно до проекту для влаштування фундаментів були прийняті буронабивні палі 0 7 0 0 мм з розширенням 1600 мм і довжиною від 12 до 18 м з розрахунковим навантаженням на палю 900-1100 кН і буронабивні палі без розш ирення 0 7 0 0 мм довжиною 12 м з розрахунковим навантаженням 500 кН. Лабораторією фундаментів у м. Києві був запропонований варіант влаштування фундаментів із забивних паль, що занурюються втискуванням установкою СВ0-В-1. Дані проектних ріш ень пальового поля майданчики наведені в табл.4.1. Розрахункова несуча здатність паль, заглиблених в піски харківські на 1 ... 2 м прийнята 500 кН. В якості базової машини палевтискувальної установки використовувався кран РДК-25, а агрегат для влаштування лідируючих свердловин - кран-екскаватор Є -10011. Застосування лідируючих свердловин викликалося необхідністю пройти прош арок делювіального піску, який переш коджав зануренню паль до проектної позначки. Занурення паль виконувалося відповідно до технологічної схеми (див. рис.3.12), згідно якій буріння лідируючих свердловин виконувалося окремим агрегатом з наступним зануренням паль установкою СВО-В-1. У тих випадках, коли спільна робота двох агрегатів була неможлива, через обмеженості площадки, застосовувалася технологічна схема занурення палі в лідируючі свердловини при бурінні їх самою палевтискувальною установкою (див. рис. 3.11). Пересування палевтискувальної установки і послідовність влаштування пальового поля виконувались у відповідності зі схемами: для крайніх кущів занурення паль вироблялося покущово з рухом установки уздовж осі куща збоку (див. рис.3.5); для середніх кущів з рухом установки "на себе" (див. рис.3.6). Для підтвердження розрахункових навантажень на палі було проаналізовано проведені шість статичних випробувань паль, результати яких (див. табл. 2.5 ) дають підставу стверджувати, що несуча здатність паль в 1,2 -1,7 рази перевищ ували розрахункові навантаження на палю. Освоєння та впровадження технології занурення паль втискування на даному об'єкті виконувалися Управлінням механізації тресту "Ю гозападтранбуд". В результаті впровадження рекомендацій за технологією втискування паль, економічний ефект склав 55,8 тис. грн, зменш ення трудовитрат 1,43 чол. -рік. Нова технологія втискування паль реалізувалася також при заміні фундаментів на буронабивних палях на об'єкті будівництва інженерно- лабораторного корпусу в м. Київ. Скрутність будівельного майданчика, обмеженого існуючими будівлями, а також наявність на майданчику, відведеному під забудову діючих інженерних мереж не дозволило застосувати забивні палі. Застосування буронабивних паль, заглиблених в водонасичений пісок, ускладнювалося необхідністю влаштування їх під захистом обсадних труб або глинистого розчину. Враховуючи ці обставини було прийнято рішення застосувати забивні палі, що занурюють втискуванням. Новим проектом фундаментів, розробленим "Київпроект", були запропоновані фундаменти на втискувальних палях перетином 0,3x0,3 м завдовжки 12 і з розрахунковим навантаженням на палю 500 кН. Занурення паль вироблялося установкою СВ0-В-1 на базі крана МКГ- 25БР. Для забезпечення надійної роботи вакуумного анкера палевтискувальної установки на даному об'єкті різнорідний насипний ґрунт 104 з поверхні дна котловану на глибину 0 ,8- 1,0м був замінений глинистим лесовим ґрунтом, покладеним пошарово і• ущ і• льненим до 1,60 г/см З. На підставі результатів занурення дослідних паль і випробування їх статичним навантаженням (див. табл.2.5) були скориговані довжини паль, які забезпечують розрахункову несучу здатність паль. Згідно з рекомендаціями та висновком з 372 паль С 12-30 150 паль були замінені на палі С 10-30, 207 паль на С8-30 і 15 паль на С6-30. Занурення паль виконувалося відповідно за технологічною схемою, наведеною на рис.3 .1. Переміщ ення агрегату виконувалося відповідно до схеми при якій влаштування пальового поля здійснювалося при зануренні паль по радіусу дії установки з рухом "на себе" (див. рис.3.2 ), особливістю якої в обмежених умовах даного майданчика є те, що втискування паль повинно виконуватися б строго визначеної послідовності щоб виключити потрапляння стінок анкера на раніше занурену палю. У зв'язку з цим в процесі розробки проекту виконання робіт була запропонована раціональна послідовність втискування палі, яка була реалізована в процесі впровадження. Пальові роботи на даному об'єкті виконувалися Київським спеціалізованим управлінням "Укргідроспецбуд". Економічний ефект склав 201,88 тис. грн.. 4.2. П ерспективи впровадження нової технології Проведені дослідження, а також досвід проектування і зведення фундаментів будівлі з паль, що занурюються зі застосуванням технології втискування паль з використанням установки з вакуумним анкером дозволяє встановити раціональну область її застосування. Нова технологія занурення паль втискуванням призначена для зведення фундаментів із залізобетонних паль в житлово-цивільному, промисловому та сільському будівництві, а також для втискування шпунта і інших подібних елементів. Найбільш ефективною областю застосування розглянутої технології є занурення збірних залізобетонних паль в умовах щ ільної міської забудови, в зсувних зонах, а так ж в умовах реконструкції будівель і споруд, і в інших містах, що не допускають високого рівня динамічних і ш умових впливів. Застосування технології може бути ефективним також в малостеснених або вільних умовах будівництва, завдяки однаковій, а в деяких випадках і більш високою в порівнянні з забивкою паль молотами продуктивністю; виключенню руйнування голів паль, можливості заміру, несучої спроможності кожної занурюваної палі, поліпш енню умов праці робітників. Застосування даної технології має наступні обмеження: довжина цільних паль - не більше 16 м; загальний опір ґрунтів втискування паль - не більше 1150 кН (без додаткових заходів, що полегшують занурення палі); ґрунти, що складають майданчик будівництва, з поверхні до глибини більше 1,5 м повинні бути нескельні, за винятком дрібних, середньої крупності і крупних пісків і крупноуламкових ґрунтів, проникність яких К п > 2х 10' 12 м 2; поверхня ґрунту - спланована бульдозером площ адка будівництва повинна бути без твердого покриття, шару мерзлого ґрунту, великих твердих включень, що переш коджають зануренню стінок анкера в ґрунт на глибину 0,1-0,3 м. М інімальні розміри майданчика, необхідні для роботи палевтискувального обладнання з вакуумним анкером - 15x15 м. Найменш а відстань для паль, які втискують від існуючих будинків і споруд (від осі палі до стіни) при висоті стіни більше 18 м - 0,8 м, менше 18 м - 0,3 м. Досвід застосування технології втискування паль за допомогою установки СВ0-В-1 досить широко висвітлений в опублікованій технічній літературі і проспектах. 106 Техніко-економічну ефективність нової техніки і технології визначаємо відповідно до інструкції СН 509-78. Як еталон або базову техніки для визначення економічної ефективності технології втискування паль з застосуванням установки СВ0- В-1 приймаємо технологію занурення паль з використанням установки УСВ-120 на базі екскаватора ЄО-6122, яку застосовувати в тресті №28 Г лавленінградстроя. Економічний ефект від застосування нової технології замість технології з використанням установки УСВ-120 виходить за рахунок нижчої собівартості виконання робіт по зануренню палі установкою з вакуумним анкером, вищ ої продуктивності і зменшення капітальних вкладень в основні виробничі фонди. 1 Вихідні дані для розрахунку економічної ефективності В табл. 4.2 наведено вихідні дані на обсяг паль, що відповідає експлуатаційній продуктивності палевтискувальної установки з вакуумним анкером при зануренні паль довжиною 14 м перетином 0,35x0,35 м. Таблиця 4.2 - Вихідні дані для розрахунку річного економічного ефекту № Показники Одиниця Обладнання Обгрунтування п/п виміру УСВ- СВО-В-1 120 (вдосконалена) еталон 1 2 3 4 5 6 1 Річна продуктивність Одна 2040 2040 Додаток 6 одного комплекту установки паля СВО-В-1 2 Обсяг залізобетонних паль ' м3 3498 3498 Додаток 7 і 9 на річну продуктивність /1,715х2040/=У г 3 Кошторисна вартість грн 628259 457552 Додаток 8 і 10 пристрою на річний обсяг паль / 307,97x2040=629269; 224,29x2040= 457552 / 107 1 2 3 4 5 6 4 Собівартість влаштування Грн.. 511183 367302 Додаток 8 і 10 паль / 250x2040- 511183; 180,05x2040=367302 5 Капітальні вкладення в Грн.. 540000 120000 Дані треста основні виробничі фонди №28, НДІБВ 6 Затрати праці на річний Люд.-дн 16422 3461 Додаток 7 і 9 об’єм робіт Т і= 1 1,57x2040:6,28=3461 Т2=54,9x2040:6,82=16422 2. Розрахунок економічної ефективності У відповідності з інструкцією економічний ефект визначається за формулою Е=/ С] + Ен х К ! / - / С 2 + Енх К 2 / (4 .1) де Сі і Сг - собівартості виконання робіт за порівнювальними варіантами; Ен - нормативний коефіцієнт ефективності; Кі і К2 - капітальні вкладення по порівнювальним варіантам; Підставляючи дані табл. 4.2 в формулу (4.1). отримуємо річний економічний ефект від застосування технології втискування паль з використанням одного комплекту палевтискувального обладнання з пристроєм вакуумування (вакуумним анкером) Е=/511183+0,15х540000/-/367302+0,15х120000/=592183-385302=206881=200000грн Скорочення трудовитрат (Т) Т=Т2-Т 1=16422-3461=12961 люд. дні Питомі показники ефективності• нової технологі••ї на їм З обсягу паль що занурюються наступні: зниження вартості Еу Еу=Е/Уг=200000/3498=156,2 грн скорочення трудовитрат / Ту / Ту =Т/ У г=12961/6498=3,7 люд. дн. 108 Висновки до розділу 4 4.1. Технологія занурення паль втискуванням з використанням палевтискувальної установки з вакуумним анкером успішно засвоєна рядом спеціалізованих будівельних організацій і може бути застосована при влаштуванні пальових фундаментів ряду багатоповерхових житлових, громадських та промислових будівель. 4.2. Позитивний досвід використання результатів досліджень в практиці фундаментобудування дозволив встановити раціональну область застосування нової технології занурення паль втискуванням. 4.3. Застосування технології втискування паль з використанням палевтискувального обладнання СВО-В-1 оптимізованої в порівнянні з еталонним варіантом - технологією занурення паль за допомогою установки УСВ- 120 дозволяє на їм 3 обсягу паль, що занурюють, отримати: зниження вартості - 156,2 грн; скорочення трудовитрат -3,7 люд.-дня. 109 ЗАГАЛЬНІ ВИ СНОВКИ 1. Проведено літературний огляд існуючих технологій влаштування пальових фундаментів. Найбільш ефективним методом занурення паль в умовах щ ільної міської забудови та інших місцях, що не допускають високого рівня динамічних і ш умових впливів, як показало узагальнення досвіду влаштування пальових фундаментів є метод статичного втискування. Однак його застосування обмежується через відсутність ефективної технології і недосконалості існуючого палевтискувального обладнання. Розробка раціональної технології занурення паль анкерним втискуванням на базі використання втискувального пристрою вакуумування є одним з перспективних шляхів до вирішення проблеми влаштування економічних фундаментів. 2. В результаті аналізу досліджень процесу втискування паль на моделях і в натурних умовах визначені раціональні параметри паль та режими їх занурення в залежності від інженерно-геологічних умов і технічних можливостей палевтискувального обладнання, і на їх основі отримано оптимальну аналітичну залежність для визначення тривалості операції втискування паль. 3. На основі аналізу результатів експериментальних досліджень вакуумного анкера встановлені раціональні умови його застосування, а також заходи, що дозволяють забезпечити більш надійну роботу анкера в несприятливих з точки зору його роботи ґрунтових умовах. Запропоновано інженерний метод розрахунку припливу повітря в камеру вакуумного анкера і на його основі отримані оптимізовані аналітичні залежності для визначення технологічних параметрів анкера: анкеруючої здібності; швидкості д ії сучасного вакуумного насоса; тривалості встановлення стабільного тиску в вакуумній камері анкера. 4. Аналітично й експериментально досліджена і відпрацьована у виробничих умовах ефективна технологія занурення паль втискуванням при влаштуванні пальових фундаментів в умовах щільної міської забудови. Розроблено 110 технологічні схеми занурення паль втискуванням і схеми влаштування пальових полів з використанням установки СВО-В-1 з оптимізацією. Визначено раціональні умови їх застосування залежно від ґрунтових умов, розмірів пальового поля, розміщ ень паль в плані і відстаней між ними. 5. Запропоновано аналітичні залежності для визначення тривалості окремих технологічних процесів і всього циклу втискування паль, а також змінної продуктивності втискувальної установки, що дозволяю ть в залежності від обсягів робіт визначати раціональні терміни влаштування паль і кількісну потребу в пальовтискувальному обладнанні. 6 . Результати досліджень технології занурення паль втискуванням з використанням пристрою вакуумування впроваджені при влаштуванні фундаментів ряду багатоповерхових житлових, громадських та промислових будівель в умовах щ ільної міської забудови. Підраховано економічний ефект від впровадження результатів досліджень на об'єктах будівництва. Питомі показники ефективності в порівнянні з еталонним варіантом на 1 м об'єму паль, що занурюють склали: зниження вартості - 153,2 грн; скорочення трудовитрат - 3,7 люд.-дня. 111 СПИСОК ВИ КО РИ СТАН И Х ДЖ ЕРЕЛ 1. Анализ опыта эксплуатации установок для вдавливания свай / Гуринский М.А., Лейкин Б.Б. // Технология и оборудование для свайных и буровых работ: Сб. науч. работ ВНИИГС. - Л., 1988. - С 11-20. 2. Аношкин Г.С., Дударов В.К. Ф ундаменты опор инженерных сооружений и зданий для Западной Сибири. - Л.: Стройиздат, 1988. - 160 с. 3. Аравин В.И., Нумеров С.Н. Ф ильтрационные расчеты гидротехнических сооружений. М.: Госкомиздат, 1989. 4. А.с 1434031, кл. Е 02 Д 5/56. Анкерное устройство для закрепления конструкций на поверхности грунта / С.В.Романов, Ю .Н. Глушенко, Ф.П. Ш иян и др. - 2 с.: ил. 5. A.c. 1244237 , 4Е 02 Д 7/20. Устройство для погружения свай / С.В. Романов, Ю .Н. Глушенко, Л.И. Филоненко и др. -2 с.: ил. 6 . A.c. 402615 , М. Кл. Е 02 Д 7/10. Устройство для погружения свай. - Опубл. вБ .И ., 1989, № 43. 7. Барабащ ук В.И., Кредцер Б.П., М ирош ниченко В.М. Планирование эксперимента в технике. - К.: Техшка, 1984. -200 с. 8 . Березанцев В.Г. Исследования прочности песчаных оснований, ВНИИГС. Трансжелдориздат. 1988. 9. Буров В.П., Гончаров Б.В. О ВЛИЯНИИ угла заострения на усилие погружения сваи // Труды НИИпромстроя. - 1989. -Вып. 13 . - С . 111-114. 10. Гладин С.В. Экспериментальные исследования несущ ей способности свай, погруженных способом вдавливания. - В сб.: Технология и оборудование для специальных строительных работ. Л.: 1988. - С.97-102. 11. Горюнов Б.Ф. Исследование несущ ей способности свай с утолщениями. В кн.: Научные труды ЦЦИИМ Ф, вып. 1. 1990. 12. Сваи и свайные оболочки. М етоды полевых испытаний. - М.: Изд-во стандартов, 1989. - 6с. 13. Ж улев Ю .В. Перспективы развития технологии свайных работ. В кн.: Технология возведения зданий и сооружений // М ежвузовский том. сб. тр. ЛИСИ. - Л.: 1989. - С.52-59. 14. Коновалов П. А. Основания и фундаменты реконструируемых зданий. - 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Стройиздат,1988. -287с. 15. Коньков И.К. Грунтовые анкеры. - В сб.: Реферативная информация о передовом опыте. Серия 5. Вып. 4. Спецработы в промышленном строительстве, 2016. - 4с. 16. Литвин С.О. Совершенствование технологии погружения свай вдавливанием в стесненных условиях городской застройки // Основания, фундаменты и подземные сооружения. - Киев: НИИСП, 1990. - С. 34-40. 17. М ариупольский Л.Г., Ростовцев А.Б. Исследование влияния способа и режима погружения эталонных свай на их несущую способность // М еханика грунтов и расчеты оснований и фундаментов по предельным состояниям. - 1989. - Вып. 82. -С. 109— 113. 18. М елещ енко В.Т. Приближенный метод расчета фильтрации под сооружениями, расположенными на безграничном проницаемом основании / Известия НИИИГ, т. 28, 1983. 19. М етодические рекомендации по технологии погружения свай вдавливанием / Романов С.В., Яременко Г.Я., Глущ енко Ю .Н., Литвин О.В., Рубач А.Б. - Киев: НИИСП, 1988. - 52с. 20. НОВИКОВ М .Ф., Пуш каревич B.C. Погружение свай вдавливанием в условиях реконструкции // Основания, фундаменты и механика грунтов, - 1987. - № 2 . - С .9 - 1 1 . 21. Основания и фундаменты / Цытович H.A., Березанцев В.Г., Далматов Б.И., Абелев М .Ю . - М.: - Высш. школа, 1989. -384с. 22. Павловский H.H. Основы метода гидромеханического решения задачи о свободной фильтрации //Сб. соч. - т. 2., 1986. 23. Перлей Е.М ., Светинский Е.В., Гладин С.В. Погружение свай способом вдавливания- Л.:ЛНТИ,1989. - 32с. 24. М альцев А.П. Исследование и соверш енствование приемов вдавливания // Промыш ленное строительство и инженерные сооружения. - 2016. - №4. - С.30-33. 25. Романов С.В., Яременко Г.Я. Выбор оптимальной конструкции вакуумного анкера моделированием его работы методом электроаналогий / В кн.: Основания и фундаменты. Вып. 19. -Киев: Будівельник. 1986. - С .105-111. 26. Романов С.В., Литвин О.В. Экспериментальные исследования процесса вдавливания на моделях в грунтовом лотке // Основания, фундаменты и подземные сооружения. - Киев: НИИСП, 1990.- С. 82-88. 27.Романов С.В., Снежно А.П., Палі заглиблюють вдавлюванням /Наука, техніка, практика.- 1990. - № 10, C.42. 28. Романов C.B., Снежко А.П., Натурные исследования вакуумного анкера при погружении свай вдавливанием // Промыш ленное строительство и инженерные сооружения. -1990. - №4. - С. 30-31. 29. Романов С.В., Снежко А.П., Расчет технологических параметров вакуумного анкера при погружении свай вдавливанием /. КИСИ. - Киев, 1990. - 16с. схем.- Библиогр.: с. Іб.УкрНИИНТИ. 30. Романов С.В., Яременко Г.Я., Обобщение опыта исследования процесса вдавливания свай с применением сваевдавливающего оборудования с анкером // Основания и фундаменты. - 1991. - № 24. 31. Руденко-М оргун И.Я.. Чичерин П.П. Технология свайных работ. - Киев: Вища школа, 1983. - 96с. 32. Сваи и свайные фундаменты. Справочное пособие / Под ред. И.С. М етелюка. - Киев: Будівельник, 1987. - 256с. 33. Светинский В.В. Установка для вдавливания свай в грунт. / Труды НИИОСП. - 1987. - № 2 - С . 9-11. 34. Суров A.B., Левизон А.Л. М ашины для свайных работ. - М.: Стройиздат, 2014. - 150с. 114 35. Технология организации и комплексная механизация свайных работ / Н.В. Бойко, A.C. Кадыров, В.В. Харченко, В.Н. Щ елкогонов; Под ред. Н.В. Бойко. - М.: Стройиздат, 1995. -303с. 36. Якименко О. В.Технологія будівельного виробництва : навч. посібник / О. В. Якименко; Харків, нац. ун-т міськ. госп-ва. ім. О. М. Бекетова. - Харків : ХН УМ Г ім. О. М. Бекетова, 2016. - 410 с. 37. Товмасян Э.А. Оценка несущей способности свай при погружении свай методом вдавливания. В сб.: М еханика грунтов расчете оснований и фундаментов по предельным состояниям. - 1988. - Вып. 82. - С .102-108. 38. Ф ильчаков П.Ф. Приближенный метод гидромеханического расчета. - Киев:, 1991. - 67с. 39. Яременко Г.Я. М оделирование притока воздуха в камеру вакуумного анкера // Проектирование и строительство заглуб. в грунт сооружений и конструкций. - Киев, 1987, С. 109-116. 40. Яременко Г.Я. Влаго-воздухоперенос в грунтах зоны аэрации при работе вакуумного анкера: автореф, дисс. канд. техн. наук: 04.00.06, 04.00.07. - Киев, 1988. -20с. 41. Патент U S 3051117 Vacuum anchor /Hunter Jr Om er Benjam in/ 28.08.82 42. Патент RU 2017894/Способ погружения в грунт вакуумного анкера: E02D5/80 Авторы патента: Романов С.В., Буслик В.Н., М алик Г.Г._2008 43. Патент US6003466 Anchor installation vessel and m ethod 21.12. 1999 Aker M arine Contractors, Inc. 44. ДБН В 2.1-10:2018 Основи і фундаменти будівель та споруд. Чинний з 2019-01-01. 45. ДСТУ Б В .2 .1-27:2010 Основи та фундаменти споруд. Палі. Визначення несучої здатності за результатами польових випробувань 46. http:/stroykarecept.com . 47. Патент W 01995020075A 1 M ethod and apparatus for installing a hollow suction pile/ Johannes R udolf Hogervorst /27.07. 2005. 115 ДОДАТКИ: Додаток 1 Результати дослідження процесу втискування паль в натурних умовах Л ід е р Г л и б и н а за н у р ен н я п ал і, м 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 2 2 4 -ти к в ар т и р н и й ж и т л о в и й б у д и н о к м .С у м и м а й д а н ч и к № 1 0С- 0,3x0,3 - - 2,5 1,2 60 Р1 заг 0 80 180 550 1 V 0 2,5 2,0 0,63 ТС- 0,3x0,3 - - - " 90 р1 заг 0 75 170 500 1 р 1 ВІСТ 0 70 90 460 Р б І Ч 0 5 80 40 К о м п л е к с гу р т о ж и т к ів ін с ти ту ту К ІІГ А м .К и їв м а й д а н ч и к № 2 1 0,35x0,35 - - 6,0 2,0 70 р1 заг 0 10 20 ЗО 55 75 80 100 125 170 350__ 550 700 V 0 4 ,7 3,3 2,5 2 ,2 2,1 2,1 1,96 1,96 1,92 1,81 1,4 1,15 2 0,35x0,35 - - 7,1 1,8 60 р1 заг 0 10 15 20 45 75 90 10 125 240 310 500 800 V 0 4 ,5 4 3,3 2 ,5 6 2 ,2 2 2 ,1 7 2 ,0 1,96 1,96 1,92 1,82 1,41 0,92 3 0,35x0,35 - - 5,29 2,1 60 1р заг 0 50 60 70 80 100 120 140 380 450 520 730 V 0 2,5 2,43 2,43 2,43 2 ,3 8 2 ,38 2 ,3 8 2,33 2,0 1,67 1,15 4 0,3x0,3 * - 7,2 1,66 60 Р заг 0 10 зо 60 70 80 95 110 130 170 200 630 800 V 0 4 ,5 5 3,23 2 ,4 4 2 ,2 2 2 ,1 7 2 ,0 1,96 1,96 1,92 1,82 1,12 0,83 ТС- 0,3x0,3 * - - - 60 р1 заг 0 70 80 60 1 р • 1 ВІСТ 0 50 35 40 Рбіч 0 20 45 20 В и р о б н и ч и й к о р п у с д л я о б р о б к и п о л ігр аф іч н о го д р у к у К и їв с ь к о го П Ж Д П м а й д а н ч и к № 3 ОС- 0,35x0,35 7 0,3 3,66 2,73 60 Ар заг 0 0 0 80 125 200 220 120 75 400 800 2 V 0 10 10 2,5 2,5 2,5 2,5 2,56 2,86 2,38 1,43 ОС- 0,35x0,35 9 0,3 3,91 2,81 60 1р заг 0 0 0 100 135 220 400 130 90 440 495 750 4 ,__ , V 0 10 100 2 ,5 2 ,5 2,5 2,44 2,5 2,5 2 ,4 4 2,44 1,72 Н—і О №№ п ал ь Перетин паль , м хм Д овж ина, м Д іам етр , м і Т р и в а л ість вти скуван н я, хв і С е р ед н я ш в и д к іс ть вт и ск у в ан н я , Кут за го с тр е н н я палі, гр ад Н ай м ен у в а н н я п ар а м е тр ів о с - 0,35x0,35 7 0,3 3,49 2,87 60 1р заг 0 0 0 0 110 80 110 300 660 5 V 0 10 10 10 2,44 2,5 2,44 2,39 1,75 о с - 0,35x0,35 7 0,3 - - 60 1р заг 0 0 20 70 110 240 400 300 460 620 780 6 V 0 10 10 10 2,44 2,5 2,44 2,39 1,75 т с - 0,3x0,3 6 0,3 - - 60 р* заг 0 0 0 20 100 80 75 500 3 Р* ВІСТ 0 0 0 0 0 20 15 130 РбІЧ 0 0 0 20 100 60 60 370 Інженерно-лабораторний корпус КФ ВННіСТа м.Київ майданчик №4 ПС- 0,3x0,3 - - 5,07 п 1,58 45 р1 заг 0 330 525 435 585 600 695 750 1050 1 V 0 1,69 1,69 1,64 1,69 1,63 1,47 1,48 1,49 п с - 0,3x0,3 - - 5,04 1,59 45 1р заг 0 450 600 600 735 900 930 825 1050 2 V 0 1,61 1,67 1,67 1,67 1,53 1,49 1,53 1,47 п с - 0,3x0,3 - - 5,79 1,55 45 Р заг 0 150 225 525 600 735 750 705 975 1050 3 V 0 1,67 1,47 1,69 1,67 1,56 1,45 1,52 1,52 1,41 4 0,3x0,3 - - - - 45 р1 заг 0 150 250 300 570 900 5 0,3x0,3 - - - - 180 1Р заг 0 200 300 350 765 850 910 6 0,3x0,3 - - - - 45 Р1 заг 0 320 410 460 720 975 7 0,3x0,3 - - - - 180 Р1 заг 0 350 440 480 650 780 990 8 0,3x0,3 - - - - 45 Р1 заг 0 200 310 420 500 720 1050 9 0,3x0,3 - - - - 180 Р1 заг 0 240 350 450 510 650 840 112 5 Р3аг - загальне зусилля втискування; Рвіст - зусилля втискування по вістрю; Рбіч - зусилля втискування по бічній поверхні; V - швидкість занурення по глибині; ОС - дослідна паля; ПС - пробна паля; ДС - тензометрична паля Додаток 2 Результати дослідження роботи вакуумного анкера в натурних умовах № Р о зм ір и З у с и л л я В е л и ч и н а Ч ас Н ай м ен у в а н н я Т и с к в кам ер і в а к у у м н о го ан к е р а Р к х 10 3, П а то ч к и а н к е р а і в ід р и в у с т а б іл ь н о го у ст ан о в к и п ар а м е тр ів 1,0 0,9 0 ,8 0,7 0 ,6 0,5 0,4 0,3 0 ,2 0,1 о б о й м и в ан к е р а ти с к у Р к ст а б іл ь н о го п лан і, в ід -105, П а т и с к у , хв . м хм хм ґр у н ту , кН 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 2 2 4 -ти к в а р т и р н и й ж и т л о в и й б у д и н о к м .С у м и м а й д а н ч и к № 1 1 3 ,0 x 5 ,0 x 0 ,2 5 3 5 0 0,25 3,5 ґ, хв. 0 0,1 0,25 0 ,4 0,5 0,75 1,2 2 ,0 3,5 Ь, см 3о 5 10 12 15 16 20 25 з о 2 3 ,0 x 5 ,0 x 0 ,2 5 350 0,28 3 ,2 ґ, хв. 0 0,1 0,2 0,35 0,45 0 ,8 1,1 2,1 Ь, см 3 5 7 10 10 12 15 20 3 3 ,0 x 5 ,0 x 0 ,2 5 350 0,3 3 ,0 ґ, хв. 0 0,1 0,2 0,4 0,5 1,1 1,8 3 ,0 Ь, см 4 6 10 11 14 16 17 20 4 3 ,0 x 5 ,0 x 0 ,2 5 350 0 ,26 3,5 ґ, хв. 0 0,1 0,2 0 ,4 0 ,6 0 ,8 1,3 2,1 Ь, см 3 6 8 10 12 14 20 25 Т4а,кН 0 2 4 0 380 520 660 800 940 1080 1120 К о м п л е к с гу р т о ж и т к ів ін с ти ту т у К ІІГ А м .К и їв м а й д а н ч и к № 2 1 3 ,0 x 5 ,0 x 2 ,2 5 3 0 0 0,3 4 ,2 ґ, хв. 0 0 ,1 0 0,25 0,4 0 ,6 1,05 1,6 4 ,2 И, см 4 4 5 5 7 12 17 27 2 3 ,0 x 5 ,0 x 2 ,2 5 250 0,3 4,1 ґ, хв. 0 0 ,2 0,35 0 ,7 1,1 1,6 2 ,35 4,1 Ь, см 3 5 8 10 10 14 26 ЗО 3 3 ,0 x 5 ,0 x 2 ,2 5 200 0 ,29 3 ,9 ґ, хв. 0 0,1 0,25 0,45 0,5 0 ,9 1,75 2 ,8 Ь, см 3 3 3 6 8 14 20 40 4 3 ,0 x 5 ,0 x 2 ,2 5 170 0,31 4,3 ґ, хв. 0 0 ,2 0 ,37 0 ,6 1,0 1,25 1,8 2,9 Ь, см 4 6 10 10 16 25 26 36 5 3 ,0 x 5 ,0 x 2 ,2 5 200 0,25 4 ,6 ґ, хв. 0 0 ,2 0 ,4 0 ,64 1,1 1,35 2 ,0 3,1 Ь, см 4 4 5 8 10 17 25 40 И а,кН 0 240 380 520 660 800 9 4 0 1080 В и р о б н и ч и й ко р п у с д л я о б р о б к и п о л ігр аф іч н о го д р у к у К и їв с ь к о го П Ж Д П м ай д ан ч и к № 3 1 3 ,0 x 5 ,0 x 2 ,2 5 2 0 0 Г о ,26 4,5 ґ, хв. 0 0,25 0 ,6 0,9 1,4 2 ,0 2,8 3,5 Ь, см 5 6 10 20 25 30 35 40 2 3 ,0 x 5 ,0 x 2 ,2 5 220 0,2 4 ,2 ґ, хв. 0 0 ,2 0 ,6 0 ,9 1,1 1,6 2,1 2,9 4 ,2 й, см 5 10 15 20 Г25" з о 35 40 4 0 3 3 ,0 x 5 ,0 x 2 ,2 5 2 0 0 0,55 2,1 ґ, хв. 0 0,1 0 ,3 2 0,7 0 ,9 1,1 її, см 5 5 8 10 15 20 4 3 ,0 x 5 ,0 x 2 ,2 5 180 0,45 2 ,0 ґ, хв. 0 0,1 0 ,25 0,4 0 ,6 0 ,8 її, см 3 6 8 10 15 15 Ч , к Н 0 240 380 520 660 800 940 1080 1220 Ін ж е н е р н о -л а б о р а т о р н и й к о р п у с К Ф Б Н ІІС Т а м .К и їв м а й д а н ч и к № 4 1 3 ,0 x 6 ,0 x 0 ,3 5 2 0 0 1 0 ,16 3,1 ґ, хв. 0 0 ,07 0,1 0,3 0,52 0 ,75 1,13 1,58 2 ,2 її, см 5 6 6 6 8 10 12 16 25 2 3 ,0 x 6 ,0 x 0 ,3 5 2 5 0 0,12 3 ,7 2 ґ, хв . 0 0 ,05 0,15 0,25 0,67 0 ,87 1,08 1,14 1,97 її, см 3 6 6 6 7 10 11 15 25 3 3 ,0 x 6 ,0 x 0 ,3 5 300 0,2 3,55 і , хв. 0 0 ,08 0,15 0,25 0 ,57 0 ,9 1,05 1,22 2 ,2 2 3 ,55 її, см 4 5 5 6 7 8 9 10 24 ЗО 4 3 ,0 x 6 ,0 x 0 ,3 5 2 5 0 0,17 3,03 ґ, хв. 0 0 ,08 0,1 0 ,37 0,52 0,8 1,12 1,35 2,31 й, см 4 5 7 7 10 11 13 18 29 5 3 ,0 x 6 ,0 x 0 ,3 5 250 0,26 3 ,0 0 ґ, хв. 0 0,1 0 ,32 0,53 0 ,9 1,1 1,5 2 ,19 й, см 3 6 6 8 10 10 13 15 14а,кН 0 2 2 0 360 540 660 840 1020 1180 1340 1500 І - час в с тан о в л ен н я ти с к у , хв.. Ь - гл и б и н а за н у р ен н я с т ін о к ан к е р а в ґрун т, см ; Ыа- а н к ер у в ал ь н и й е ф е к т в а к у у м н о го ан к е р а Додаток З Вибірка результатів хронометражу технологічних операцій занурення паль втискуванням за допомогою установки СВО-В-1 № Г ли б и Т р и в а л іс т ь в и к о н ан н я о п ер а ц ій , хв.. З а га л ь н а т р и в ал іс ть ци клу , хв .. п /п на п ер е м іщ ен н ав о д П ід т ас к у У с та н о О п у ск ан В к л ю ч е В т и с к у П ід й о м З руб у всьо У т о м у ч и сл і зан у р е ня ка вання, в к а палі ня ан к е р а ння в ван н я палі а н к е р а ван н я го В сьо го П ід го то В т и с к у ння а гр е га ту н аго - п ід й о м і на і о п о р н о ї р о б о т у п л и ти і гол ів ц и к ц и к л у вчі ван н я палі, л о вн и за в е д е н н то ч к у п ли ти вакуум н аго л о в н ед о- л у б ез о п ер ац і м к а на ям п ал і в н ого н и к а за н у р е зр у б у в а ї без то ч к у н аго л о в н а н к ер а н и х ння зр у б у в а ик п аль ння гол ів паль 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Комплекс гуртожитків інституту КІІГА м. Київ майданчик №2 1 11,5 1,0 1,0 10,5 4,0 2,0 2,9 5,0 2,0 - 27,5 - 22,5 5,0 2 12,1 1,0 1,0 3,0 3,2 2,0 1,0 6,0 4,0 - 21,0 - 15,0 6,0 3 12,5 0,5 1,0 8,5 0,5 1,5 1,0 9,0 3,0 - 25,0 - 16,0 9,0 4 13,0 0,5 0,5 7,0 2,0 1,0 2,0 8,0 1,0 - 31,0 - 21,0 18,0 5 12,5 1,0 1,0 9,0 4,0 2,0 2,0 10,0 2,0 - 31,0 - 21,0 10,0 6 13,2 0,5 1,0 5,5 1,0 1,0 0,5 5,0 2,0 - 16,5 - 11,5 5,0 7 12,0 1,0 2,0 11,0 2,0 1,0 0,5 8,0 1,0 - 26,5 - 18,5 8,0 8 12,5 0,5 1,0 9,0 2,0 1,0 1,0 5,0 2,0 - 21,5 - 16,5 5,0 9 12,5 1,0 2,0 8,5 2,5 1,0 1,0 5,0 1,0 - 22,0 - 17,0 5,0 А 12,4 0,8 1,25 7,9 2,3 1,4 1,35 6,7 2,0 - 23,6 - 16,9 6,7 А„ - 1,0 1,6 9,2 3,0 1,7 1,7 7,8 2,6 - 25,9 - 18,1 7,8 Ак„ - 1,1 1,9 10,9 3,6 2,0 2,0 9,2 3,0 - 33,7 - 24,5 9,2 Інженерно-лабораторний корпус КФ БНІІСТа м. Київ майданчик № 4 1 9,2 0,3 1,5 6,2 2,7 1,8 2,0 5,8 2,2 5,6 27,5 21,9 16,1 5,8 2 9,2 0,3 1,7 6,0 2,5 2,5 3,0 5,8 2,0 5,0 28,7 23,7 17,9 5,8 3 7,5 0,2 1,6 6,5 2,5 3,4 3,8 4,8 2,1 2,8 27,7 24,9 20,1 4,8 4 6,8 0,2 1,7 4,5 3,0 1,8 3,8 4,0 2,2 7,1 30,1 23,0 19,0 4,0 5 7,1 0,2 1,6 3,0 3,7 0,5 0,8 4,4 1,8 8,5 24,5 16,0 11.6 4,4 6 8,0 0,3 1,6 6,0 2,6 1,9 2,3 5,0 1,9 6,1 27,9 21,8 16,8 5,0 А 8,0 0,3 1,6 5,4 2,8 1,9 2,7 3,0 2,0 5,9 27,6 21,7 16,7 5,0 Ар - 0,4 1,7 6,5 3,2 2,7 3,7 5,6 2,2 7,5 23,5 26,0 20,4 5,6 ..А'р - 0,5 2,0 7,7 3,8 3,2 4,4 6,6 2,6 8,9 39,7 30,8 24,2 6,6 А - середнє значення; Ар- розрахункове значення з урахуванням статистичної обробки результатів хронометражу; Акр- розрахункове значення з урахуванням надбавок часу на режим робітників протягом робочого дня. Додаток 4 Вибірка результатів хронометражу технологічних операцій занурення паль установкою СВО-В-1 в лідерні свердловини при бурінні свердловин самою установкою № Глиби Тривалість виконання операцій, хв.. Загальна тривалість циклу, хв.. па на Навішув П еремі Буріння Вийма Від’єдн Стропу- Встанов 0 пуск Ввімкн Втис Піднім буріння Допом Втис- лі зануре ання щення лідери ої ння ання вання, лення ання ення в кува ання бурі Допом іжні куванн ння бурглів- установ свердло шнеку бурголі підтаску палі на анкера роботу -ня анкера, ння іжні операц я палі палі ки зі ки на вини вки зі вання точку 1 плити вакуум палі п л и ти , операц ії шнеком точку шнеком палі і зануренн ного наголо ії буріння заведенн я анкера вника я палі в наголовн ик 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 8,0 12,5 2,0 4,0 1,5 5,0 5,0 5,0 2,0 2,0 2,5 1,0 38,5 4,0 21,0 36,0 2,5 2 11,0 15,0 2,5 5,0 2,0 4,0 6,0 2,5 1,5 1,5 3,5 1,5 45,0 5,0 23,5 41,5 3,5 3 9,0 10,0 3,0 10,0 2,0 4,5 5,5 1,5 1,0 1,0 3,0 2,0 43,5 10,0 19,5 40,5 3,0 4 8,0 12,0 1,5 5,5 1,5 6,0 5,5 3,0 1,0 2,0 2,5 1,5 42,0 5,5 21,0 39,5 2,5 5 9,0 11,5 2,0 4,5 2,0 5,5 4,5 1,0 1,5 2,0 3,0 1,0 38,5 4,5 21,0 35,5 3,0 6 9,5 12,0 2,0 6,0 2,0 5,0 5,5 2,0 1,5 1,5 3,0 1,5 42,0 6,0 22,0 38,0 3,0 А 9,1 12,2 2,2 5,8 1,8 5,0 5,3 2,0 1,4 1,5 2,9 1,4 41,5 5,8 21,2 38,5 2,9 Ар 13,5 2,6 6,2 2,0 5,7 6,0 2,6 1,7 1,9 3,2 1,7 47,2 6,2 18,1 44,0 3,2 АКР 16,0 3,1 7,3 2,4 6,8 7,1 3,1 2,0 2,3 3,8 2,0 55,9 7,1 21,5 52,1 3,8 разом Додаток 5 Вибірка результатів хронометражу технологічних операцій занурення паль установкою СВО-В-1 в лідерні свердловини при бурінні свердловин окремим агрегатом № Глиби Глибина Тривалість виконання операцій, хв.. Загальна тривалість циклу, хв.. па на лідерної Перемі Буріння Вийма Перемі Стропув Встанов Опуск Ввімкн Втис Піднім В тому числі Втис лі зануре свердло щення лідерної ння щення ання, лення ання ення в кува ання буріння куван ння вини буриль свердло шнеку установ підйом і палі на анкера роботу ння анкера, ня палі палі ного вини ки 3 заведенн точку і плити вакуум палі плити , бурі Допом Допом агрегат- наведен я палі в зануренн ного наголо ння іжні іжні ту на ням наголовн я анкера вника операц операц точку наголов ик ії ії буріння ника на точку 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 1 11,0 9,0 1,0 3,0 0,5 1,0 5,0 3,5 1,5 1,0 3,5 2,0 22,0 3,0 1,5 18,5 3,5 2 11,0 9,0 1,5 2,5 1,0 2,0 4,5 1,0 2,0 3,0 4,0 3,5 25,0 2,5 2,5 21,0 4,0 3 8,0 7,0 1,5 3,5 0,5 1,5 4,0 1,5 1,5 3,5 2,5 2,0 22,0 3,5 2,0 17,5 2,5 4 9,0 7,0 1,5 2,5 1,0 0,5 5,5 2,0 2,0 2,0 3,0 1,5 21,5 2,5 2,5 18,5 3,0 5 8,0 7,0 1,0 4,0 0,5 1,5 3,5 1,5 1,0 1,0 2,0 1,5 17,5 4,0 1,5 15,5 2,0 6 9,0 7,0 1,5 3,0 0,5 1,5 4,5 2,0 1,5 2,0 3,0 2,0 21,5 2,0 2,0 18,5 3,0 А 9,3 7,6 1,3 3,1 0,7 1,3 4,5 1,9 1,6 2,1 3,0 2,1 21,6 3,1 2,0 18,6 3,0 Ар 1,5 3,6 2,2 1,7 5,1 2,4 1,9 2,8 3,6 2,8 27,6 3,6 3,7 24,0 3,6 А р 1,8 4,3 2,6 2,0 6,0 2,8 2,3 3,3 4,0 3,3 32,4 4,3 4,4 28,4 4,0 разом Додаток 6 Обґрунтування річної експлуатаційної продуктивності пальовтискувального обладнання з вакуумним анкером Для обґрунтування приймаємо такі вихідні дані: Пальовтискувальне обладнання СВО-В-1 може працювати сім місяців на рік (в зимові місяці -листопад-березень - застосування обладнання ускладнено у зв'язку з промерзанням ґрунтів); Кількість робочих днів у році дорівнює сумі робочих днів у решти семи місяців, що становить в середньому 155 днів; Кількість робочих змін в році при двозмінній роботі - 2x155 = 310; Кількість перебазувань обладнання в році - 7; Тривалість одного перебазування з урахуванням демонтажу, перевезення, ремонту, технічного обслуговування обладнання - 20 змін; Експлуатаційна змінна продуктивність СВО-В-1 -12 паль/зміну; установки УСВ-120 - 6 паль/зміну; На підставі наведених даних річна експлуатаційна продуктивність пальовтискувального обладнання з вакуумним анкером ПРЕ складе ПРЕ = 12 х / 310-20x7 / = 2040 паль. 123 Анотація Зозуля М .В. «Технологія влаштування пальового фундаменту з залізобетонних паль методом втискування». - Рукопис. Кваліфікаційна робота здобувана вищої освіти за спеціальністю 192 - Будівництво та цивільна інженерія. - Черкаський державний технологічний університет, Черкаси, 2023. Кваліфікаційна робота присвячена дослідженню та обґрунтуванню технології влаштування пальового фундаменту з залізобетонних паль методом втискування з системою анкерування. Досліджені конструктивно- технологічні параметри пристроїв анкерування, застосування яких полегшить роботи по втискуванню паль та збільшить надійність. Визначені та досліджені технологічні схеми виконання робіт, які можливі не тільки для нового будівництва але і в умовах міської забудови по влаштування пальового фундаменту з анкерним втискуванням. Визначені варіанти для конкретних будівельних майданчиків та знайдено оптимальні. Ключові слова: пальовий фундамент, пристрій анкерування, метод втискування, паля, технологічні параметри, надійність. 124