УДАРНЫЙ МЕТОД ПОГРУЖЕНИЯ СВАЙ

АННОТАЦИЯ

В статье рассмотрен вопрос ударного метода погружения свай в грунт. Проводится энергетический анализ погружения свай в грунт и результаты энергетический уровень грунта, взаимодействующего со сваей. Определены энергетический уровень в процессе погружения, при массе грунта, вытесненного сваей. Выяснено значение энергетической константы энергетических констант А (Дж/кг) на которых основываются все энергетические расчеты, требует исследований критических уровней, влияющих на сопротивление внешним воздействиям.

ABSTRACT

Consider the issue of the impact method of driving piles into the ground. An energy analysis of the immersion of piles into the soil and the results of the energy level of the soil interacting with the pile are carried out. The energy level was determined during the immersion process, with the mass of soil displaced by the pile. The value of the energy constant of energy constants A (J/kg), on which all energy calculations are based, has been determined; it requires research into critical levels that affect resistance to external influences.

Ключевые слова: свай, ударное погружения свай, молот, падающий молот, отказ, энергетический уровень.

Keywords: piles, impact driving of piles, hammer, falling hammer, failure, energy level.

Ударный метод погружения свай базируется на использовании энергии удара сваебойного молота. Под воздействием ударной нагрузки острие сваи вбивается в почву. По мере забивки свая смещает и уплотняет почву. Ударный метод служит для установки готовых металлических и железобетонных свайных элементов. Эффективность метода повышается, если вбивать сваю в заранее подготовленную скважину. Для изготовления скважины можно применять технологию шнекового бурения.

Работы начинаются с тщательного выравнивания площадки. Затем базовая машина подцепляет и приподнимает сваю. Свайный элемент заводится в наголовник молота, который движется вдоль направляющей мачты. Затем ударная часть молота вбивает сваю в грунт. Перед забиванием свая должна быть точно выровнена. Вначале свая устанавливается в грунт несильными ударами. Затем мощность удара постепенно наращивается до максимума. Свая не должна отклоняться от вертикального или проектного положения более чем на 0,5-1 градус. Иначе ее направляют подпорками или вытаскивают и повторяют процесс.

Критерием завершения забивки сваи служит достижение предусмотренной проектом величины так называемого отказа. Отказ — размер погружения сваи от одного удара молотом. Величина отказа позволяет рассчитать несущую способность сваи с помощью специальных таблиц. Когда величина отказа приближается к проектному значению, свая погружается «залогами» - сериями по 10 ударов молота подряд. Отказ вычисляется как отношение расстояния, на которое погрузилась свая за один залог (измеряется с точностью до миллиметра), к количеству ударов в залоге.

Свай передает энергия грунту, сопротивляющемуся ее погружению, осуществляет срез грунта по своей поверхности, в результате энергетический уровень грунта, взаимодействующего со сваей, выражается уравнением

Ɛ_0-7= A/ m₀ ln m₀            (Дж/кг),

характеризуюўим совмещение среза и излучения энергия.

Энергия падающего молота при силе веса mg и высоте падения H, равная  mgH (Дж), используется в процессе с КПД  

k= Ɛ₀ m₀/ mgH.

Уравнение цикла процесса

,

Аln ln m_o = kmgH.

При n циклах процесса достигается предельнқй «отказ» сваи – глубина погружения, характеризующая достаточную «несущую способность» сваи, т.е. ее сопротивления сваи на отказ Ԝẟ (Дж) характеризует в последнем цикле полезную энергию сопротивления сваи.

При работе свая имеет определенную частоту колебаний в вертикальной плоскости в результате переменной нагрузки, а также подвержена действию волновой энергии, распространяющейся в грунт.

При статическом расчете вводится «коэффициент запаса», точнее «незнания», увеличивающий сопротивление сваи внешними воздействиями.

При массе грунта, вытесненного сваей при погружении

m_o= γg_о (кг),

его энергетический уровень в процессе погружения достигает:

Ɛ₀ =          и           Ɛ₀ m_o = Ԝẟ,

откуда

ẟ =   (м);      Ԝ=kmg

при увеличенном значении сопротивления за счет коэффициента запаса  .

Получение требуемого значения «отказа»  сваи устанавливает окончание процесса погружения сваи.

Энергия, поглощенная грунтом за n циклом погружения сваи,

k n m g Н= Ɛ₀ m_o (Дж)

и технический уровень процесса

 = .

Вибрация сваи при погружении в груны, поддающиеся разрыхлению, заставляет сваю погружаться под действием собственного веса или с дополнительной пригрузкой статического действия. В этом случае трение между грунтом и сваей резко уменьшается, а грунт, окружающий сваю, уплотняется за счет вытесняемого при погружении.

Энергетический уровень уплотняющегося при погружении сваи грунта

Ɛ₀ = А_з ln m_o  (Дж/кг),

и в процессе погружения энергия грунта возрастает:

Ɛ₀ m_o=    (Дж)

КПД энергии в этом процессерезко возрастает по сравнению с ударным процессом и является более прогрессивным в условиях легких грунтов.

Вибрация свай, подвергающихся забивке свайными молотами, весьма облегчает процесс (виброударного действия). Определение значений энергетических констант А (Дж/кг) на которых основываются все энергетические расчеты, требует исследований критических уровней (предельных значений энергетических уровней), на которых изменяется качественное состояние перерабатываемых материалов.

К недочетам ударного метода можно отнести высокий уровень шума и вибрации, особенно в случае дизельных молотов. Однако, данная технология получила широкое распространение благодаря своей универсальности и экономичности. Ударный метод подходит для любых типов грунта, включая промерзшие и каменистые почвы. Забивать сваи таким способом можно в любых климатических условиях в любое время года. Высокая скорость погружения свай экономит рабочее время и снижает затраты на возведение фундамента.

Список литературы:

1. Djabbarov S., Kakharov Z., Kodirov N. Device of road boards with compacting layers with rollers //AIP Conference Proceedings. – AIP Publishing LLC, 2022. – Т. 2432. – №. 1. – С. 030036.
2. Кахаров З. В., Пурцеладзе И. Б. Сырьевые материалы, применяемые при производстве цемента //Вестник науки. – 2023. – Т. 3. – №. 1 (58).
3. Кахаров З. В., Эшонов Ф. Ф. Изменение состава веществ (материалов) в производстве //Научный журнал. – 2019. – №. 3 (37). – С. 22-23.
4. Кахаров З. В. Анализ процесса схватывания бетона. // Universum: технические науки. – 2022. – №. 12-2 (105).
5. Кахаров З. В., Кодиров Н. Б. Механизм процессов общего сжатия и расширения массы //Моя профессиональная карьера. – 2023.  Т. 1. – №. 44.
6. Kakharov, Z., Yavkacheva, Z. Determination of the bearing capacity of a building and structures of energy facilities. E3S Web of Conferences, 2023, 371
7. Кахаров З. В., Кодиров Н. Б. Методы укрепления оснований здании и сооружения // Системная трансформация-основа устойчивого инновационного развития. – 2021. – С. 18-37.
8. Кахаров З. В. Уплотнение слоев вальцами катков // Электронный инновационный вестник. – 2018. – №. 3. – С. 10-11.
9. Кахаров З. В. и др. Устройство основания сооружений в слабых грунтах // Фундаментальные и прикладные научные исследования: актуальные вопросы, достижения и инновации. – 2020. – С. 63-65.
10. Кахаров З. В. Укрепления основания фундаментов методом закрепления грунтов инъекцией растворов // Глобус: технические науки. – 2019. – №. 6 (30). – С. 12-13.
11. Кахаров З. В. Железнодорожная конструкция для высокоскоростных дорог // Universum: технические науки. – 2022. – №. 5-4 (98). – С. 43-45.
12. Кахаров З. В. и др. Требование к верхнему строения пути на высокоскоростных железнодорожных путях //Евразийский союз ученых. – 2021. – №. 4-1. – С. 45-48.
13. Кахаров З. В. Земляные работы при возведении земляного полотна железных дорог // Вопросы технических наук в свете современных исследований. – 2017. – С. 39-43.
14. Кахаров З. В., Мирханова М. М. Переход жидких, пластичных, сыпучих тел в твердое состояние // Научно-технический прогресс: актуальные и перспективные направления будущего. – 2019. – С. 164-166.
15. Кахаров З. В., Кодиров Н. Б. Основные требования к щебню из природного камня для балластного слоя железнодорожного пути //Инновационные научные исследования. – 2022. – №. 12-2. – С. 24.
16. Кахаров З. В. и др. Устройство оснований автомобильных дорог с уплотнением слоев катками // Инновации. Наука. Образование. – 2021.  41.
17. Кахаров З. В. Взаимодействие стрелового крана с грузом // Universum: технические науки. – 2023. – №. 1-2 (106). – С. 48-50.
18. Кахаров З. В. Взаимодействие рабочих органов машин с перерабатываемыми материалами // Технические науки: проблемы и решения. – 2018. – С. 104-108.
19. Kakharov, Z., Mirzakhidova, O. (2023). Soil Surface Compaction Analysis During the Construction of Railways and Roads. In: Zokirjon ugli, K.S., Muratov, A., Ignateva, S. (eds) Fundamental and Applied Scientific Research in the Development of Agriculture in the Far East (AFE-2022). AFE 2023. Lecture Notes in Networks and Systems, vol 706. Springer, Cham.
20. Kakharov Z. Mechanisms of the processes of shear, slice, general compression and expansion of mass //E3S Web of Conferences.  EDP Sciences, 2023. Т. 402.
21. Кахаров З. В. и др. Назначение материалы для балластного слоя железнодорожных путей // Новая наука: история становления, современное состояние, перспективы развития. – 2021. – С. 33-35.
22. Кахаров З. В., Пурцеладзе И. Б. Проблемы экономии энергоресурсов в строительстве // Инновационные научные исследования. – 2022. – №. 11-5. Кахаров З. В., Пурцеладзе И. Б. Проходка выработок в мягких породах без применения буровзрывных работ // Мировая наука. – 2022. – №. 11 (68).
23. Кахаров З. В. и др. Минеральные добавки для бетонов // Точная наука. – 2018. – №. 31. – С. 2-4.
24. Кахаров З. В. Уплотнение слоев вальцами катков // Электронный инновационный вестник. – 2018. – №. 3. – С. 10-11.
25. Кахаров З. В., Исломов А. С. Способы устройства буронабивных свай // Scienceweb academic papers collection. – 2023.
26. Кахаров З. В., Мирханова М. М. Методы искусственного закрепления грунта оснований зданий и сооружений // Вестник науки. – 2022.  Т. 4 №11 
27. Кахаров З. В., Исломов А. С. Бетоны с заполнителями из продуктов дробления вторичного бетона // Вестник науки. – 2023. – Т. 3. – №. 5 (62).
28. Кахаров З. В., Исломов А. С. Применение микрокремнезема на бетонных производствах // Вестник науки. – 2023. – Т. 1. – №. 4 (61). – С. 371-377.
29. Кахаров З. В. и др. Виды свай и способы их погружения в грунт // Scienceweb academic papers collection. – 2023.
30. Кахаров З. В. и др. Технология устройства набивных свай // Scienceweb academic papers collection. – 2022.
31. Кахаров З. В., Исломов А. С. Механизмы для погружение винтовых свай // Deutsche internationale zeitschrift für zeitgenössische wissenschaft Учредители: Artmedia24. – №. 41. – С. 29-31.
32. Кахаров З. В. и др. Эффективность несъемной опалубки в строительстве // Актуальные научные исследования в современном мире. – 2021. – №. 4-9.
33. Мирханова М. М., Кахаров З. В. Ударное погружение свай в грунт // Экспериментальные и теоретические исследования в современной науке. – 2018.
34. Улугмуротов Н. Р., Кахаров З. В. Основные требования к земляному полотну железных дорог // International scientific conference" Innovative trends in science, practice and education". – 2023. – Т. 2. – №. 4. – С. 24-29.
35. К.Н. Попов и др.  Оценка качества строительных материалов: Учебное пособие. 2-е изд.,- М. :В.Ш., 2004.-287 с.
36. Штоль Т.М.  и др. «Технология возведения подземной части зданий и сооружений».  М. СИ. 1990. 288 с.