Создание рабочих органов ударного действия для устройства уплотненных оснований свайных фундаментов

• Автор: Грузин, Владимир Васильевич
• Шифр специальности: 05.05.04
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 291 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
1. СОСТОЯНИЕ РАБОЧЕГО ОБОРУДОВАНИЯ В ФУНДАМЕНТОСТРОЕНИИ
1.1. Способы устройства свайных фундаментов на уплотненном основании
1.2. Средства механизации для устройства свайных фундаментов на
просадочных грунтах
1.3. Анализ исследований взаимодействия рабочих органов машин с грунтом в процессе устройства фундаментов
1.4. Цель и задачи исследований
2. ИССЛЕДОВАНИЯ СИЛОВОГО ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ РАБОЧИХ ОРГАНОВ С ГРУНТОМ
2.1. Выбор и обоснование структурной схемы рабочего оборудования для устройства уплотненных оснований свайных фундаментов
2.2. Определение закономерностей силового взаимодействия рабочих органов с грунтом
2.3. Параметры лидирующих скважин
2.4. Анализ энергоемкости изготовления вытрамбованных котлованов и
пробитых скважин под фундаменты на уплотненном основании
Выводы
3. ИССЛЕДОВАНИЕ ПОГРУЖЕНИЯ РАБОЧИХ ОРГАНОВ УДАРНОГО ДЕЙСТВИЯ В ГРУНТОВОЙ МАССИВ
3.1. Математические модели рабочих органов ударного действия
3.2. Динамические режимы работы сбрасываемых и забивных рабочих органов навесного оборудования
3.3. Исследование тепловых режимов работы навесного оборудования
3.4. Анализ результатов исследований
Выводы
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ РАБОЧИХ ОРГАНОВ ДЛЯ УСТРОЙСТВА УПЛОТНЕННЫХ ОСНОВАНИЙ СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ
4.1. Объект и аппаратурное обеспечение экспериментальных исследований
4.2. Исследование сопротивления погружению в грунт сбрасываемых и забивных рабочих органов
4.3. Обработка и оценка достоверности результатов экспериментальных исследований
4.4. Сравнительный анализ результатов теоретических и экспериментальных
исследований
Выводы

5. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА РАБОТ
5.1. Особенности технологии производства работ рабочим оборудованием
5.2. Выбор рациональной технологической схемы производства работ на строительном объекте
5.3. Эффективность применения рабочего оборудования для устройства уплотненных оснований свайных фундаментов
5.4. Организация производства и контроль качества выполненных работ... 168 Выводы
6. ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
6.1. Инженерная методика проектирования рабочего оборудования
6.2. Типоразмерные ряды рабочих органов ударного действия для устройства уплотненных оснований свайных фундаментов
6.3. Результаты применения рабочего оборудования в фундаментостроении
6.4. Основные направления проведения дальнейших исследований
Выводы
ВЫВОДЫ ПО ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЕ 1. Программа математической модели системы «грунтовой массив-рабочий орган для уплотнения оснований свайных фундаментов» . 227 ПРИЛОЖЕНИЕ 2. Программа математической модели силового взаимодействия пирамидального рабочего органа с грунтом
ПРИЛОЖЕНИЕ 3. Выбор коэффициентов математической модели тепловых
режимов работы навесного оборудования
ПРИЛОЖЕНИЕ 4. Программа математической модели гидрооборудования 249 ПРИЛОЖЕНИЕ 5. Программа экономико-технологической модели
производства работ рабочим органом на строительном объекте
ПРИЛОЖЕНИЕ 6. Акты об использовании результатов исследований и проведения производственных испытаний рабочего оборудования. Авторские свидетельства

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы исследований. В промышленном, гражданском и жилищном строительстве особая роль принадлежит фундаментостроению. Это обусловлено тем, что при возведении зданий и сооружений различного назначения на долю устройства фундаментов и подготовку их оснований приходится 7-15% сметной стоимости и 15-20% затрат труда и времени /1/. Вместе с тем в фундаментостроении имеются большие резервы повышения его эффективности, снижения сметной стоимости и улучшения качества за счет внедрения более совершенных конструкций свайных фундаментов и новых способов их устройства. Практика строительства показывает, что в области улучшения конструкций фундаментов постоянно ведется поиск их рациональных типов, которые имели бы высокую удельную несущую способность, требовали минимального расхода материалов на их изготовление.
Распространение, залегание и строительные свойства грунтов разнообразны. Поэтому в области строительного производства всегда стоит сложная задача - найти экономичные конструкции фундаментов и рациональные способы по их устройству и подготовке оснований, обеспечивающие прочность и устойчивость возводимых объектов в течение всего срока службы. В связи с установившейся тенденцией к увеличению нагрузок на основания и фундаменты, также весьма актуален вопрос изучения и внедрения новых прогрессивных технологий работ нулевого цикла и высокопроизводительных машин и механизмов, отвечающих требованиям индустриальности, эффективности, качества, экономичности и надежности.
В настоящее время в строительной отрасли при возведении зданий и инженерных сооружений различного назначения широко применяются забивные сваи. Объем свай, изготавливаемых в грунте, так называемых набивных свай, не превышает 10% от общего объема свайных фундаментов, в то время как они могли бы быть значительно эффективнее забивных свай в отдельных конструктивных решениях фундаментов и конкретных грунтовых условиях строительных площадок. В области фундаментостроения наиболее часто встречаются два основных вида фундаментов, изготавливаемых на набивных сваях: буронабивные сваи и набивные сваи на уплотненном основании.
Практика фундаментостроения показывает, что все большее распространение получают способы устройства фундаментов на набивных сваях с образованием для них скважин уплотнением грунтового массива специальными рабочими органами строительных машин. Существенной отличительной особенностью метода устройства фундаментов из набивных свай на уплотненном основании по сравнению с другими методами является то, что в процессе пробивки скважин уплотнение грунта осуществляется в вертикальном и горизонтальном направлениях. Применение таких способов в фундаментостроении позволяет улучшить физико-механические свойств грунтов и значительно повысить несущую способность фундаментов по грунту основания.
Фундаменты на набивных сваях чаще всего изготавливаются в пробитых скважинах или вытрамбованных котлованах, а несущая способность в их осно-

зациями использовались копровые оборудования, предназначенные для забивки свай. Так, во ВНИИСтройдормаш на базе сваебойного копра фирмы «Юнттан» 1 была использована трамбовка 2 массой 5 т для вытрамбовывания котлованов и поверхностного уплотнения грунта (см. рис. 1.19).
Для вытрамбовывания котлованов в водонасыщенных грунтах было разработано оборудование на базе крана РДК-25 с рабочим органом, включающим в себя трамбовку 1 и обсадную трубу 2 (см. рис. 1.20). Работает такое оборудование следующим образом.
Обсадную трубу совместно с трамбовкой поднимают и сбрасывают в точку вытрамбовывания котлована. После погружения обсадной трубы, ее отсоединяют от трамбовки. В дальнейшем производят только сбрасывание рабочего органа, который, соударяясь с обсадной трубой, погружает ее и одно- Трамбовка на базе свае-
временно вытрамбовывает котлован. бойного копра фирмы «Юнттан»
Таблица
Техническая характеристика трамбовки на базе сваебойного копра фирмы
«Юнттан»
№№ ПП Наименование показателя Единица измерения Значение показателя
1. Базовая машина - Сваебойный копер
2. Масса штампа кг 5000
3. Высота штампа м 1
4. Диаметр штампа м 2
5. Максимальная высота сбрасывания штампа м 6
6. Максимальная энергия удара кДж
Наиболее широкое распространение получили машины с забивными рабочими органами. Так, институтом строительства и архитектуры Госстроя Белоруссии было разработано навесное оборудование для изготовления ударноштампованных свай с повышенной несущей способностью /36/. Скважины под эти сваи устраивают забивкой и извлечением из грунта металлического штампа 1 конической формы длиной 7 м, диаметром в нижней части 0,12 м, головы 0,56 м.