Погружение свай с применением электроосмоса
Ускоренное погружение свай с помощью электроосмоса объясняется тем, что при кратковременном действии постоянного электрического тока во влажных глинистых грунтах возникает движение поровой воды от анода (электрода, соединенного с положительным полюсом генератора тока) к катоду (электроду, соединенному с отрицательным полюсом генератора). Если одну из свай погрузить обычным способом и присоединить ее к положительному полюсу генератора постоянного тока (аноду), а другую, непогруженную, к отрицательному полюсу того же генератора (катоду), то вблизи сваи-анода образуется зона грунта с пониженной влажностью, а вокруг сваи-катода - зона водонасыщенного грунта. Вследствие этого снижается трение сваи о грунт, и она ускоренно погружается при забивке молотом или вибрированием.
После погружения сваи-катода и прекращения подачи тока восстанавливается нормальная влажность и несущая способность грунта, окружающего сваю.
Наибольший эффект применения электроосмоса достигается при погружении свай в водонасыщенные плотные глинистые грунты, моренные суглинки и моренные глины.
На рис. показана схема ускоренного погружения свай с однополюсным применением электроосмоса. В некоторых случаях погружают сваи, присоединенные к аноду и катоду генератора (двухполюсное присоединение). С помощью электроосмоса можно погружать тяжелые железобетонные и металлические сваи в плотные
грунты обычными сваебойными молотами или вибропогружателями. Время погружения свай небольшого веса этим способом сокращается на 30-50%. Кроме того, способ электроосмоса позволяет избежать разрушения железобетонных свай от ударов и деформаций их от продолжительной вибрации.
Способ с помощью электроосмоса можно применять и для извлечения металлического шпунта из плотных грунтов. Чтобы устранить утечки постоянного тока, копер, применяемый для погружения
свай с помощью электроосмоса, необходимо изолировать. Для этого рельсы, по которым перемещается копер, укладывают по деревянным шпалам. Не следует допускать падения на рельсы металлических предметов или тросов копра, соприкасающихся с землей.
При расположении копра на эстакаде из двутавровых металлических балок ее изолируют от земли деревянными сваями, являющимися опорами. Для изоляции колес копра по балке укладывают два деревянных бруса в обойме из швеллеров для крепления к ним рельсов. Надежно изолируют копер от платформы пластмассовые вкладыши подшипников в осях колес.
К числу подготовительных работ для применения электроосмоса относится устройство на неметаллических сваях электродов, площадь которых должна составлять около 20-50% площади поверхности сваи. Электроды могут иметь форму продольных полос из кровельной стали или продольных проволочных стержней, располагаемых симметрично по периметру вдоль свай; концы их присоединяют к стальным башмакам или стальным трубам с коническим башмаком.
На рис., в показано расположение электродов на деревянной свае, которые прибиты гвоздями и присоединены к стальным башмакам на острие сваи, их прикрепляют также к металлическому кольцевому бугелю или к кольцевому пояску из кровельной стали, укрепленному на голове сваи.
При забивке железобетонных свай, в том числе свай-оболочек, можно применять следующие электроды; стальной башмак на конце сваи со стержнями, полосы или уголки, располагаемые вдоль сваи и привариваемые к арматурному каркасу сваи или металлическому кольцу секции сваи-оболочки, отрезок стальной трубы с коническим башмаком и продольные стержни на наружной поверхности сваи.
Типы электродов, зависящие от рода грунтов и степени их водонасыщенности, должны быть предусмотрены проектом производства работ, составленным на основании инженерно-геологических изысканий.
При погружении вибрационным способом железобетонных свай-оболочек с применением электроосмоса по их образующей на внешней стороне располагают от 4 до 8 стальных полос. Для того чтобы не отключать заземления вибропогружателя, необходимо изолировать катоды от арматуры и колец оболочек. Анодами могут являться соседние сваи-оболочки с электродами или специально забитые стальные сваи.
Поскольку стальные сваи, погружаемые с помощью электроосмоса, являются проводниками тока, их не оборудуют электродами. Но для устранения утечки тока, как и при погружении других свай, имеющих на поверхности стальные электроды, необходимо исключить возможность соприкасания стальных свай с направляющими мачты копра. Для этого на концах швеллеров направляющих копра укрепляют деревянную подушку.
Для извлечения металлического шпунта с помощью электроосмоса шпунтовый ряд разбивают на звенья, в каждом из которых сначала обычным способом извлекают одну-две сваи через несколько штук. Оставшиеся сваи будут служить катодом, на котором создается большая плотность тока, облегчающая извлечение их. В качестве анода используют отдельные шпунтины или стальные сваи, забитые рядом.
Источниками постоянного тока могут быть генераторы типа СМГ-2, сварочных агрегатов СУТ-2РУ или САК-2. Для включения и выключения тока и измерений его устанавливают распределительный щит с рубильником, вольтметром на 120-150 в, амперметром на 200 а постояного тока с предохранителем.
Для присоединения кабеля от генератора к стальной или железобетонной свае, имеющей вверху кольцо, приваривают болт, а в деревянную сваю вбивают металлический штырь с нарезкой, который соединяют проводом с электродами. Зачищенный конец кабеля петлей надевают на болт или штырь и закрепляют гайкой.
В журнале работ, кроме записей, ведущихся при забивке свай обычным способом, заносят следующие данные: устройство и размер электродов, план расположения свай-электродов, напряжение тока, последовательность присоединения свай к разным полюсам и величину утечки тока.
Рис. Схемы электроосмотического способа ускорения погружения свай: а - схема ускорения погружения однополюсных свай: 1 - генератор постоянного тока; 2 - рубильник; 3 - предохранитель; 4 - амперметр; 5 - вольтметр; 6 - забитая свая-анод; 7 - забиваемая свая-катод; б - поперечный разрез сваи с двухполюсными электродами; в - расположение электродов до окружности деревянных свай: I - тип с проволочными электродами; II- тип с узкими полосовыми электродами; III - тип с широкими полосовыми электродами