При боковом расположении подмывные трубки крепят таким образом, чтобы наконечники находились у свай на 30...40 см выше острия, у оболочек — на 150...200 см выше ножа.

Для подмыва грунта подают воду в трубки под давлением не менее 0,5 МПа. При подмыве нарушается сцепление между частицами грунта под подошвой и частично по боковой поверхности свай, что снижает несущую способность сваи. Поэтому сваи на последнем метре или двух метрах погружают без подмыва. При погружении оболочек подмыв прекращают, когда нож не дошел на 0,5 м до проектной отметки. Применение подмыва не допускается, если имеется угроза просадки близлежащих сооружений, а также при наличии просадочных грунтов. Погружение свай с подмывом требует (помимо установки насосов и укладки разводящей линии) выполнения следующих дополнительных операций: креплений к сваям подмывных трубок с наконечниками; присоединения верхних концов подмывных трубок с помощью гибких рукавов к разводящему трубопроводу; включения и выключения мотора насоса; извлечения подмывных трубок, которые должны использоваться многократно. Дополнительные операции приводят к увеличению трудоемкости и стоимости работ, в связи с чем этим методом пользуются довольно редко и главным образом при погружении тяжелых свай длиной 8 м и более и оболочек.

С использованием электроосмоса погружают сваи в глинистые грунты. В этом случае после кратковременного действия постоянного тока вокруг забиваемой сваи, подключенной в сеть в качестве катода, влажность грунта возрастает и в нем возникают водонасыщенные зоны. Погружение сваи-катода облегчается, поскольку уменьшаются лобовое и боковое сопротивления грунта. У ранее забитой сваи, служащей анодом, образуется зона грунта со сниженной влажностью. После прекращения подачи тока происходит восстановление первоначального состояния грунтовых вод и несущая способность свай, являющихся катодами, возрастает.

Дополнительные операции при погружении железобетонных свай с использованием электроосмоса связаны с оснащением свай полосами стали — электродами, площадь которых занимает 20...50% боковой поверхности свай. Эта операция отпадает при погружении металлических свай методом завинчивания.

5. ПОГРУЖЕНИЕ СВАЙ В МЕРЗЛЫЕ ГРУНТЫ

При погружении свай зимой в сезоннопромерзающие грунты приходится выполнять дополнительные операции или отдельные процессы, увеличивающие трудоемкость и продолжительность свайных работ. Без дополнительных операций, но с некоторым снижением производительности установок удается обходиться при погружении свай мощными молотами и вибромолотами, если глубина промерзания не превышает 0,7 м. В остальных случаях следует создавать условия, близкие к летним. Для этого необходимо предотвращать промерзание грунта путем заблаговременного утепления мест забивки свай подручными материалами (опилки, солома и т. п.).

В этих же целях мерзлый грунт разрушают на месте забивки свай механическими способами, принятыми при разработке мерзлых грунтов; устраивают лидирующее скважины бурильными машинами и специальными виброударными установками или нарезают прорези по рядам будущих свай с помощью баровых машин; оттаивают слой мерзлого грунта.

Грунт оттаивают различными способами: огневым с помощью ручных и станковых термобуров с реактивными горелками, термохимическим. В этом случае в металлической коробке цилиндрической формы, располагаемой на. месте сваи, сжигают ацетилен, который образуется из карбида кальция, заливаемого водой. Применяют также глубинный электропрогрев грунтов. Иногда грунты отогревают ТЭНами (тепловыми электронагревателями) или близкими к ним по принципу действия электронагревателями. ТЭНы и электронагреватели устанавливают в узкие скважины, пробуренные в грунте до отметки 25...30 см выше глубины промерзания. Для бурения этих скважин целесообразно применять одношпиндельные установки, смонтированные на одноосном прицепе.

Перед исполнением контрольного динамического испытания сваи (после ее «отдыха») должны быть приняты меры по устранению воздействия смерзания сваи с грунтом.

При выборе способа подготовки слоя мерзлого грунта в местах забивки свай помимо сравнения трудоемкости и стоимости процесса необходимо учитывать, что при устройстве лидирующих скважин несущая способность висячих свай может снижаться на 15...20%, при оттаивании несущая способность сваи повышается на 10...15%.

Методы погружения свай в вечномерзлые грунты отличаются технологическими особенностями, обусловленными физико-механическими свойствами мерзлых грунтов, которые в ненарушенном состоянии имеют высокую несущую способность. Поэтому в этих условиях при выполнении свайных работ необходимо максимально сохранять мерзлые грунты в их естественном состоянии, а на участках, где в процессе погружения свай нарушается структура грунта, следует восстанавливать свойства этих грунтов. Вмерзание свай, иначе говоря — смерзание их поверхности с грунтом, приводит к тому, что сваи приобретают высокую несущую способность. Это явление может быть эффективно использовано при погружении свай в твердомерзлые грунты, условно относимые к низкотемпературным. У этих грунтов среднегодовая температура на глубине 5...10 м не выше — 0,6°С для супесей,— 1°С для суглинков и — 1,5°С для глин.

Погружают сваи в твердомерзлые грунты главным образом двумя методами: в оттаявший грунт или в пробуренные скважины, диаметр которых превышает наибольший размер поперечного сечения сваи. При погружении свай в оттаявший грунт вначале оттаивают и затем погружают сваи в образовавшуюся в мерзлом грунте полость разжиженного грунта.

Грунт оттаивают с помощью паровой иглы, перфорированной в нижнем конце (рис. VIII.10). Под действием пара (давлением 0,4...0,8 МПа), выходящего у острия иглы, грунт разжижается до текучего состояния, и в него погружают иглу по проектной глубины.

В грунтах с небольшим количеством льда можно получить полость нужных размеров в короткое время (1...3 ч), а в грунтах с большой степенью насыщения льдом этот процесс происходит в течение 6...8 ч. Скорость погружения иглы определяют с таким расчетом, чтобы диаметр протаянной полости в 2...3 раза превышал наибольший размер сваи в поперечном сечении.

Через некоторое время после погружения происходит вмерзание и свая, будучи как бы заделанной в толщу вечномерзлого грунта, приобретает необходимую несущую способность.

Метод погружения сваи в пробуренные скважины (рис. VIII. 11) предусматривает такую последовательность процессов и операций: бурение скважины с помощью установки, размещенной на песчано-гравийной или шлаковой подсыпке, обеспечивающей возможность перемещения оборудования при слабых местных грунтах, с погружением в деятельном слое во избежание оползания грунта в скважину обсадной трубы; заполнение скважины песчано-глинистым раствором до отметки, при которой объем раствора с некоторым избытком достаточен для заполнения зазоров между стенками скважины и сваи после ее погружения; погружение сваи, сопровождающееся выжиманием раствора; извлечение обсадной трубы.

До начала работ по устройству ростверка раствор должен замерзнуть, т. е. свая должна вмерзнуть. Этот метод, применяемый в зимних условиях, когда деятельный слой находится в мерзлом состоянии, позволяет отказаться от обсадных труб.

При выполнении свайных работ в вечномерзлых грунтах весьма эффективным является проходка скважины с помощью трубчатых буролидеров (рис. VIII. 12), являющихся сменными рабочими органами сваепогружающих установок. Трубчатый бур имеет специальный наконечник и работает вместе с вибромолотом; Отделяя керн от массива грунта, трубчатый бур проходит через деятельный слой и погружается на необходимую глубину в вечномерзлую толщу. Между трубой и стенкой скважины может образоваться зазор, который облегчает погружение трубчатого бура, даже если в него оплывет грунт деятельного слоя.

В пластично-мерзлые, высокотемпературные (со среднегодовой температурой не ниже — 1°С) грунты сваи погружают забивным или бурозабивным методом. Методы погружения в оттаянный грунт и в скважины большего сечения, чем сечение свай, в условиях высокотемпературных грунтов малопригодны из-за того, что вмерзание сваи происходит весьма медленно. Забивать сваи можно в пластично-мерзлые пылеватые суглинки и песчаные грунты, не содержащие включений, и только в период сезонного оттаивания, так как зимой грунты деятельного слоя охлаждаются до — 5...— 10°С и становятся твердомерзлыми.