1 - стенка кожуха; 2 - БМС; 3 - свая-оболочка; 4 - стальной уголок; 5 - стяжные болты; 6 - верхнее строение; 7 - бетономоноличивание; 8 - железобетонный диск толщиной 6 см; 9 - ребро жесткости; 10 - фиксирующая планка; 11 - днище кожуха; 12 - подвеска кожуха диаметром 16 мм
Теплогидроизоляционная защита железобетонных свай-оболочек в металлической опалубке приведена на рис. 5. Металлический сварной кожух навешивают на оболочку за подвески при помощи подъемного крана. Эта конструкция предназначена для защиты железобетонных оболочек в процессе строительства сооружения как с заливкой битумно-минеральной смеси за металлическую опалубку на месте установки, так и готовыми кожухами, заполненными смесью на полигоне. Возможны варианты конструкции кожухов с одним продольным разъемом или вообще безразъемной (неразрезных). На рис. 5 приведена конструкция с одним разъемом.
Снаружи металлический кожух обязательно следует покрыть антикоррозионной краской.
В случае отсутствия листового металла возможно изготовление защиты в деревянной разъемной опалубке.
Состав и технология приготовления битумно-минеральной смеси приведены в Указаниях по обеспечению долговечности бетонных и железобетонных конструкций морских гидротехнических сооружений (ВСН 6/118-74, Минтрансстрой, Минморфлот).
9. Для предотвращения трещинообразования в надводной части свай-оболочек при их эксплуатации в районах со средними условиями службы рекомендуется для защиты отдельных свай-оболочек специальная конструкция узла омоноличивания с включением в него амортизирующего слоя. Он воспринимает опасные деформации бетонной пробки и сваи-оболочки во время температурных колебаний.
Амортизирующий слой располагается в кольцевой полости бетонного заполнения пробки и соприкасается с внутренней поверхностью оболочки в пределах наиболее опасной зоны (переменный уровень воды), опускаясь на 20 см ниже отметки уровня воды с обеспеченностью не менее 98 %.
Амортизирующий слой обладает большой пластичностью, поэтому горизонтальные усилия от ростверка на сваю передаются через специальную железобетонную пробку, имеющую форму «катушки», жестко связанную с оболочкой выше и ниже амортизирующего слоя. Величина армирования, размеры и марка бетона «катушки» задаются в проекте.
Амортизирующий слой изготовляется из материалов, обладающих, по сравнению с бетоном, повышенными деформативными способностями и коэффициентом температурного расширения. К таким материалам относятся: битумно-минеральная смесь, некоторые виды резины и пластмасс, другие термопластичные материалы.
В качестве проверенного в производственных условиях материала для амортизирующего слоя рекомендуется применять битумно-минеральные смеси (БМС) с легкими или искусственными заполнителями (шлак, керамзитовый гравий, шунгизит и др.) на нефтяном битуме в качестве вяжущего.
Амортизирующий слой образуется путем заливки горячей битумно-минеральной смеси в пространство между оболочкой и временной металлической опалубкой (кондуктором). После полного остывания смеси кондуктор удаляется, а амортизирующий слой, сохраняя цилиндрическую форму, остается на внутренней стороне сваи-оболочки (рис. 6). Толщина амортизирующего слоя составляет в среднем 8 см.
Временная опалубка (кондуктор) изготовляется из стального листа толщиной 2-3 мм на сварке в виде жесткого полого усеченного конуса с конусностью книзу 1-1,3 %. Перед установкой в оболочку кондуктор необходимо обильно смазать техническим вазелином и обернуть слоем толя, рубероида или двумя слоями пергамина.
Конусность кондуктора и смазка его поверхности позволяет без особых усилий извлекать кондуктор из оболочки после остывания битумно-минеральной смеси.
Состав и технология приготовления битумно-минеральной смеси амортизирующего слоя приведены в Указаниях по обеспечению долговечности бетонных и железобетонных конструкций морских гидротехнических сооружений (ВСН 6/118-74, Минтрансстрой, Минморфлот).
Рис. 6. Схема устройства амортизирующего слоя на свае-оболочке
1 - сборная капитель; 2 - железобетонная пробка; 3 - свая-оболочка; 4 - амортизирующий слой
Изготовление узла омоноличивания, с включенным в него амортизирующим слоем, состоит из следующих последовательных операций:
установка арматурного каркаса до отметки, указанной в проекте;
бетонирование нижней части железобетонной пробки до отметки, указанной в проекте, в случае необходимости с предварительной откачкой воды из оболочки для обеспечения укладки бетона насухо;
смазка, обертывание толем или рубероидом кондуктора и установка его внутрь оболочки на сухое бетонное основание расширенной частью кверху с тщательным центрированием и закреплением деревянными клиньями;
приготовление и заливка битумно-минеральной смеси в зазор между оболочкой и кондуктором;
остывание смеси до температуры наружного воздуха и извлечение кондуктора при помощи подъемного крана;
окончательное бетонирование после извлечения кондуктора.
Для заливки горячей битумно-минеральной смеси следует использовать металлическую воронку, исключающую пролив смеси.
Попадание смеси на бетонную пробку вне амортизирующего слоя не допускается.
Изготовление амортизирующего слоя следует производить при положительной температуре воздуха. При этом не допускается попадание влаги внутрь оболочки и в битумно-минеральную смесь.
Изготовление амортизирующего слоя допускается на оболочках, погруженных до проектной отметки и с подготовленной для бетонирования головной частью.
10. Железобетонные омоноличивающие пробки в сваях-оболочках в зоне их заделки в верхнее строение рекомендуется устраивать с конической, пирамидальной или ступенчатой полостью внизу для обеспечения перехода от кольцевого к сплошному сечению на длине не менее 0,2 ее диаметра (Рекомендации составлены по материалам ЦНИИС).
Если омоноличивающая пробка в сваях-оболочках расположена в зоне переменного уровня воды (нижней границей зоны переменного уровня является нижняя поверхность льда при самом низком уровне воды в грунтовое ядро, оставляемое в полости свай-оболочек после погружения), то в каждой свае-оболочке в подводной зоне следует выполнить отверстие диаметром 10-15 см, а в узле омоноличивания - такого же диаметра канал, соединяющие полость свай-оболочек с внешней средой (водой или воздухом соответственно).
Отверстие может быть выполнено в стенке звена сваи-оболочки при его изготовлении и в стыке звеньев при стыковании. Необходимые конструктивные решения следует предусмотреть в проекте сооружения.
В случаях, когда соединение свай-оболочек с элементами верхнего строения осуществляется с использованием выпусков продольной арматуры, для образования которых требуется срубка бетона свай, в конструкции узла следует предусмотреть заделку верха свай в бетон омоноличивания.
Для срезки свай-оболочек под проектную отметку следует применять установку с алмазным режущим диском. Срубка свай-оболочек отбойными молотками допускается с обязательной постановкой наружных стальных бандажей.
Примечание. Если в полости верхних звеньев свай-оболочек имеются наплывы - сегменты шлама, образовавшиеся после центрифугирования, то их следует удалить до стыкования звеньев.
Для укладки в полость свай оболочек следует применять гидротехнический бетон согласно ГОСТ 4795-68, Указаниям по обеспечению долговечности бетонных и железобетонных конструкций морских гидротехнических сооружений (ВСН 6/118-74, Минморфлот, Минтрансстрой) и настоящему Пособию.
Проектная марка бетона омоноличивания должна быть равна или на одну ступень ниже марки бетона сваи-оболочки.
Однородность бетона определяется согласно ГОСТ 18105.2-80 по результатам испытаний контрольных образцов, отобранных на месте укладки и хранившихся в условиях, аналогичных условиям твердения бетона в конструкции. Значение общего коэффициента вариации прочности бетона не должно превышать 20 %.
Материалы для бетона должны удовлетворять ГОСТ 10268-80, СНиП III-15-76, Указаниям по обеспечению долговечности сооружений (ВСН 6/118-74, Минморфлот, Минтрансстрой) и Руководству по обеспечению трещиностойкости железобетонных свай-оболочек в период их погружения и эксплуатации.
Для приготовления бетона следует применять портландцемент по ГОСТ 10178-76 или сульфатостойкий портландцемент по ГОСТ 22266-76. Применение быстротвердеющего портландцемента не допускается.
Тепловыделение цемента должно быть не выше нормируемого.
Следует принимать минимально возможный расход цемента. Для бетона рекомендуется применять щебень той же горной породы, что и щебень, использованный при изготовлении звеньев свай-оболочек, или щебень соответствующих физико-механических характеристик.
Работы по подаче бетонной смеси в полость свай-оболочек, ее укладке и уплотнению следует осуществлять в соответствии со СНиП III-15-76 и настоящим Пособием.
В зоне переменного уровня и надводной зоне свай-оболочек должна быть гарантирована укладка бетона заполнения «насухо». Перед укладкой бетона воду из полости свай-оболочек следует удалить до отметки, обеспечивающей выполнение этого требования. При наличии значительной фильтрации воды следует предварительно уложить на указанной отметке подводную бетонную пробку-тампон.
В случаях, когда полость свай-оболочек в подводной зоне заполняется бетоном одним из методов подводного бетонирования (ВПТ, БР), подводную укладку бетона следует прекратить на нижней границе зоны переменного уровня. Дальнейшее заполнение полости может быть продолжено только насухо.
При производстве работ в зимних условиях бетон, уложенный в полость свай-оболочек, следует выдержать при положительной температуре по способу термоса или в тепляках до приобретения им не менее 70 % проектной прочности.
Установку теплоизоляции или устройство тепляков следует осуществлять при среднесуточной температуре воздуха ниже 5 °С. Эти работы должны быть выполнены до начала укладки бетона.
В случае выдерживания бетона по способу термоса его укладку допускается производить при среднесуточной температуре воздуха не ниже минус 10 °С. При среднесуточной температуре воздуха от 0 до минус 10 °С требуется прогрев полости свай-оболочек перед укладкой бетона. Прогрев следует производить теплым воздухом, температура которого не превышает 10 °С. Прогрев оболочек паром не допускается.
Для заблаговременной оценки внешних температурных условий производства работ следует использовать метеорологический прогноз и данные многолетних наблюдений гидрометеослужбы.
После погружения, но до начала работ по омоноличиванию свай-оболочек с верхним строением, следует произвести их осмотр. Данные о состоянии свай-оболочек после погружения заносятся в сводную ведомость погружения свай оболочек.
Контроль качества бетона, укладываемого в полость свай-оболочек, осуществляется по СНиП III-15-76. Условия производства работ и результаты контроля заносятся в журналы и отражаются в актах на приемку скрытых работ.
ПРИЛОЖЕНИЕ 43
ОТКЛОНЕНИЯ ШПУНТА И СПОСОБЫ ИХ УСТРАНЕНИЯ
При погружении шпунта могут наблюдаться следующие отклонения от проектного положения:
а) отклонение шпунта от вертикали в плоскости створа (веерность);
б) отклонение шпунта от вертикали в направлении, перпендикулярном створу (уход из створа);
в) погружение шпунтины ниже проектной отметки вследствие увода ее смежной погружаемой шпунтиной;
г) недопогружение шпунтины до проектной отметки из-за отдельных препятствий, встречаемых шпунтиной в грунте, или чрезмерного трения в замках.
Отклонение шпунта от вертикали в плоскости створа (веерность) с наклоном вперед в сторону направления забивки стенки обычно происходит при забивке каждой шпунтины (или пакета) сразу на полную глубину и обусловлено действием на погружаемую шпунтину неуравновешенного момента от дополнительных сил трения в смежном замке, вызывающего увеличение и уменьшение зазоров соответственно в верхней и нижней частях замка по высоте стенки. Веерность возрастает по мере забивки последующих шпунтин (пакетов).
Для предотвращения веерности погружающий снаряд (молот, вибропогружатель) рекомендуется устанавливать со сдвижкой от центра тяжести погружаемой шпунтины (или пакета в сторону, противоположную отклонению на величину, равную примерно 10-20 % от ширины шпунтины или пакета).
Необходимая величина смещения оси погружающего снаряда уточняется опытным путем.
Постепенное устранение веерности при небольших отклонениях достигается оттяжкой шпунтин в процессе погружения в направлении, противоположном отклонению, а при отклонении, превышающем допуски, и невозможности его выправления оттяжкой - погружением клиновидных шпунтин. Клинообразность или перекос (отношение разности ширимы клиновидной шпунтины поверху и понизу к ее длине) не должно превышать 0,5 %.
Отклонение шпунта от створа (уход из створа) обычно обусловливается следующими причинами: недостаточным надзором за вертикальным положением шпунта и его начальной стадии погружения, когда он имеет наибольшую свободную длину; недостаточной жесткостью направляющих устройств; появлением горизонтальной составляющей усилия, действующего на верхний конец шпунта со стороны несущего троса крана, поддерживающего через амортизатор вибропогружатель или подвесную направляющую молота при отклонении троса от вертикали наличием в грунте каких-либо препятствий.
Выправка наметившегося наклона шпунтовой стенки, если он не превышает допустимой величины, выполняется постепенно при погружении последующих шпунтин посредством отклонения в противоположную сторону несущего троса крана, поддерживающего вибропогружатель или подвесную направляющую молота, или усилием специальных оттяжек.
Если наклон шпунта превышает допустимый, его следует выдернуть и погрузить вновь. При невозможности извлечения шпунта вопрос о его выправлении решается по согласованию с проектной организацией.
