Забивка свай в африке
Фундамент на скальном грунте: наверное, самый сложный из фундаментов
Преимущества каменистой почвы известны человечеству с незапамятных времен. Древние римляне, греки, народ майя, а потом европейцы старались возводить фундамент на скальном грунте под свои монументальные сооружения.
Сегодня многие граждане, желающие построить собственный дом редко знают, какая земля преобладает на участке, поэтому приступая к строительству часто разочаровываются. С хорошими участками повезло не всем, а современные цены заставляют хозяев возводить дома в самых неподходящих местах.
Выход всегда есть, поэтому не нужно отчаиваться. Скалистый грунт самый прочный, поэтому отличается большой несущей способностью. Он не размокает от влаги, не подвержен сезонному пучению. По большому счету он считается универсальным и позволяет возводить основания любого типа включая свайный фундамент на скальном грунте. Сваи не всегда верное решение в подобном случае, но другого варианта часто просто не существует.
Особенности
На территории России данное явление достаточно распространенное. С научной точки зрения скалистый грунт состоит из одного или нескольких пород. Обычно это песчаник, известняк, гранит, кварц, состоящие из скрепленных кристаллов. Он может быть единым монолитом, образовавшимся из-за вулканической активности или слоистым, состоящим из различных осадочных пород, способных выдержать давление в 120 Мпа. Он практически не подвержен деформации, если не находится в сейсмоактивной зоне.
Скальная почва – это в большинстве случаев сплошной массив с трещиноватыми слоями настолько прочными, что практически не сжимается. Поэтому сезонное пучение, промерзание ей нипочем. Дом на скале будет невероятно прочным, способным выдержать большие нагрузки.
Как правило, он состоит из различных пород и имеет следующие особенности:
- Гранит. Самый прочный, долговечный материал. Часто используют в строительстве, изготовлении различных изделий из камня;
- Известняк. Главным материалов в данной породе является кальцит. Не деформируется из-за механических воздействий, не размывается;
- Песчаник. Данная порода состоит из обмолочных зёрен, связанных особыми минеральными материалами, в частности цементом. Материал пористый, часто используется в строительстве для сооружения стен, перестенков.
Каменистая почва имеет массу преимуществ, главными из которых являются невероятная прочность, влагонепроницаемость. Достигаются такие особенности по большей мере из-за отсутствия в породе песка, глины. Фундамент на скальном грунте не подергается силам сезонного пучения, что уберегает его от движений, дальнейшего разрушения.
Каменистый грунт имеет определенные недостатки, с которыми следует обязательно ознакомиться. В основном выделяются следующие минусы:
- Возведение свайного фундамента на скальном грунте требует присутствия на объекте специальных технических средств, что вероятно приведет к существенному удорожанию проекта;
- Исключается возможность возведения цокольного этажа, подвального помещения;
- Могут возникнуть серьезные проблемы с прокладкой дренажной системы, различных коммуникаций, что приведет к дополнительным денежным затратам;
- Практически не поддается обработке.
Как правило, для свайного фундамента на скальном грунте достаточно углубления 50 см. Если необходимо, то глубину можно существенно увеличить. Подобные изменения приводят к увеличению стоимости строительства.
Можно ли использовать свайный фундамент
Свайный фундамент на скальном грунте используется нечасто. При его монтаже могут возникнуть разнообразные трудности, к основным из которых относятся:
- Вкручивание/забивка свай достаточно затруднительно, а иногда вообще невозможно. На пути изделия могут находиться большие твердые валуны, которые не позволяют её углубиться на необходимую глубину;
- Большой риск деформирования металлического стержня. Часто даже в относительно мягком грунте стержень может деформироваться из-за преграды, оказавшейся на пути;
- Сваи не используются в дисперсной почве, образовавшейся в процессе эрозии пород. После ввинчивания винт стержня не может прочно закрепиться в твердом слое продолжая уходить вглубь. Это может произойти не сразу, поэтому выстроенное здание может перекоситься;
- Ввинчивание сваи в каменистый грунт может полностью уничтожить антикоррозийное покрытие, нанесенное на производстве. Может повредится лопасть или полностью оторваться от стержня. Могут частично разойтись швы, что приведет к потере несущей способности.
Использование винтовых свай для фундамента на скальном грунте является нецелесообразным. Дополнительным минусом является факт, что каменистая почва требует использования специальной крупногабаритной техники, что непременно приведет к дополнительным денежным затратам.
Альтернатива свайному фундаменту
Специалисты высчитывают необходимую глубину основания в зависимости от типа почвы на конкретном участке. Как правило, глубина варьируется от 1 до 2.5 метра. Гранит или базальт способны выдерживать нагрузку в 50 000 кг на 1 м2. Самыми распространенными типами в подобном случае являются столбчатый, ленточный основания. Также часто используют монолитное основание.
Лучшей альтернативой свайному фундаменту на скальном грунте будет неглубокое столбчатое основание. Специальным оборудованием проделываются неглубокие скважины, после чего в них устанавливаются столбы или монолитные конструкции. Для придания большей надежности они могут дополняться расширениями на кольцах. Благодаря высокой прочности, проделывать глубокие скважины не нужно. Им не страшны сезонные пучения, прочие выталкивающие силы.
Также отличным вариантом является ленточное основание с небольшим углублением. Прослужит такое основание много десятилетий
Сваи в песчаных и глинистых грунтах: забивка или вдавливание? На что влияет геология
От заказчиков часто можно услышать, что вдавливание свай – это быстро и современно, но в два раза дороже, чем забить. Однако следует разобраться в том, как обстоят дела на самом деле.
В чем разница
Вроде бы действующий СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты» (п. 6.1) не делает разницы между работой в грунте вдавленных и забивных свай, однако они все же имеют неодинаковую несущую способность. Согласно таблице 7.4 того же СП при расчете свай вдавливания по боковой поверхности применяется коэффициент, который на 10% превышает таковой для забивных свай.
Величина погружения сваи при ударе во время забивки носит название «отказ». При забивке сваи в песчаные грунты величина отказа с глубиной быстро уменьшается и в некоторых случаях может достигнуть нуля. В данном случае под острием сваи образуется переуплотненное ядро, а вдоль ее ствола за счет отжатия воды возникает «сухое» трение. Отток воды от источника колебаний связан с хорошей фильтрующей способностью песков. В результате свая перестает погружаться, то есть ее отказ становится равным нулю. Для его увеличения свае необходимо предоставить отдых, т.е. остановить забивку на 3–5 дней. За это время в околосвайном пространстве восстанавливается поровое давление, под нижним концом происходит консолидация грунтов. В результате в процессе добивки сваю можно дальше забивать до проектной отметки.
При забивке в водонасыщенные глинистые грунты отказ может увеличиваться с глубиной и свая «проваливается». Это явление обусловлено тем, что колебательный контур сваи создает избыточное поровое давление и в глинистом грунте вдоль ее ствола формируются пленки воды, существенно снижающие трение, а за счет динамических (вибрационных) воздействий глина приобретает текучее состояние и низкую прочность. В результате при забивке величина отказа с глубиной или становится постоянной, или может увеличиваться. После отдыха сваи в течение 1–3 недель происходит консолидация грунта, при этом глина, имеющая высокий коэффициент сцепления, обволакивает тело сваи. Это явление, получившее название «засасывание сваи», зачастую приводит к увеличению ее несущей способности. Отметим, что отказ сваи во время забивки называется ложным, после отдыха – истинным.
При погружении сваи вдавливанием вышеописанных явлений не возникает. Поэтому применение понятия «отказ» при использовании данного метода применять некорректно. Основное преимущество этого способа заключается в том, что свая погружается в грунт в результате статического воздействия, поэтому усилие вдавливания фактически соответствует несущей способности сваи по грунту, не изменяя в процессе погружения его физико-механических характеристик.
Если дело касается забивных свай, то их статические испытания – это минимум неделя времени и четыре «выброшенных» анкерных сваи, поскольку нужно забить пять свай – одну испытываемую и четыре анкерных, которым для восстановления структуры грунтов, согласно требованиям ГОСТ 5686-2012, требуется дать отдых не менее 3–6 суток до начала испытаний.
Испытания же вдавливаемых свай тот же ГОСТ разрешает выполнять уже через сутки. Это связано с тем, что при их вдавливании не возникает вибраций и динамики и не нарушается природная структура глинистого грунта. А при вдавливании в песчаные отложения скорость вхождения в них сваи является постоянной, усилие – плавно нарастающим, что приводит к равномерному уплотнению грунтов основания, вытеснению поровой воды и не создает зон уплотнения, у которых при консолидации падает несущая способность (то есть не возникает «ложный отказ»).
Оптимальная длина свай
Считается, что на основе результатов инженерных изысканий и строительных нормативных документов проектировщики могут точно рассчитать оптимальную длину свай. Безусловно, они могут вычислить все необходимые параметры для создания надежного фундамента, но вряд ли они будут считать деньги заказчика и стремиться к экономической оптимальности. Поэтому, как правило, несущая способность сваи закладывается намного выше той, которая соответствует расчетной нагрузке, за счет использования многочисленных повышающих коэффициентов и желания сделать надежное основание и спать спокойно.
Кроме того, проектировщик обычно немного перестраховывается и при расчете длины свай на основании анализа результатов изысканий. В результате зачастую получается, например, так, что сваи заглубляют на 1–5 «перестраховочных» метров в грунты, прочность которых выше прочности бетона, из которого эти сваи выполнены. Когда такой проект попадает к копровщикам на стройплощадке, они, естественно, пытаются забить пробные сваи в грунт до проектной отметки – ведь технология забивки в принципе не позволяет определить ее оптимальную длину, да и заказчик будет платить за погонные метры. Если свая при забивке не разрушится, то она достигнет проектной глубины, если же разрушится, то копровщики сообщат заказчику, что «геология не соответствует».
Далее после положенного отдыха сваи, изыскатели выполнят ее статические испытания на требуемую проектом расчетную нагрузку (не более того) и подтвердят, что свая ее выдерживает. Но даже если нагрузка на сваю подтвердится больше, чем заложено проектом, то возникает два варианта оптимизации снижения стоимости: (1) уменьшение количества свай. Данный вариант потребует изменения проекта, конструктива ростверков и, как следствие, выхода на повторную экспертизу; (2) сокращение длины свай, т.к. проектная длина избыточна. При этом корректировка проекта не потребуется, достаточно сделать запись об обеспечении несущей способности грунтов на меньшей глубине заложения свай, но для этого необходимо сначала погрузить пробные сваи на меньшую глубину и подтвердить испытаниями несущую способность, что приведет к срыву сроков еще на неделю и при условии, что копровщики знают на какой именно глубине эта несущая способность будет достаточна. Как правило, Заказчик не любит срыва сроков и идти на повторные испытания ради «журавля в небе» не хочет. Круг замкнулся.
Следует отметить, что забить одиночную сваю – это одно. Грунт в начале ее погружения еще находится в природном состоянии. А совсем другое – при массовой забивке, когда зона уплотнения грунта каждой последующей сваи накладывается на зону уплотнения предыдущей, за счет чего возникает большое недопогружение свай – ложные отказы и лес из «торчащих оголовков» (рис. 1). При этом один недопогруженный метр в среднем обходится в 2 400 руб. (покупка, доставка, разгрузка, срубка, погрузка, вывоз, оплата утилизации).
Рис. 1. Торчащие верхние концы недопогруженных забивных свай
В результате заказчик, проектировщик и подрядчик начинают искать козла отпущения, приостановив работы. Но к этому времени все сваи для массовой забивки уже заказаны на заводе и заказчик вынужден оплачивать поставку и забивку их избыточных метров, а также последующую срубку недопогруженной части свай, их вывоз и утилизацию на свалку.
Так возможно ли в принципе определить оптимальную длину свай? Если свая, забитая, скажем, на 12 м, выдержала испытание и дала минимальную осадку, то возможно ли сократить ее длину до 11 м и выдержит ли она при этом проектную нагрузку? А до 10 или до 7 м? Эти вопросы отражают желание заказчика сократить бюджет. Сваебои вместо ответа смогут ответить только то, что нужно попробовать. А для этого заказчику надо будет закупить более короткую сваю, забить ее, дать ей 3–7 суток отдыха и провести испытание, причем без гарантии положительного результата. Соответственно, заказчик все-таки этого не делает и в соответствии с проектом забивает сваи с избыточным запасом несущей способности, фактически забивая в землю лишние деньги.
И все-таки вдавливание
Так где же выход? Надо просто вспомнить, что технологии в строительстве постоянно развиваются и совершенствуются. Точно и быстро решить задачу оптимизации длины свай позволяет их погружение методом статического вдавливания с использованием современной сваевдавливающей техники, оснащенной необходимой измерительной аппаратурой и приборами, а также программным комплексом GEOPile для расчета несущей способности свай по грунту. Использование этой технологии позволяет полностью исключить все «перестраховочные» коэффициенты строительных нормативов, не снизив надежность свайного фундамента.
Самые главные преимущества применения данного метода: способность сваевдавливающего оборудования контролировать глубину погружения свай при соответствующем усилии вдавливания; возможность вести работы круглые сутки и погружать сваи рядом с существующими зданиями и сооружениями благодаря отсутствию шума и вибраций. Но речь сейчас о другом.
Изучив проект свайного поля, заказчику в 80% случаев предлагают выполнить с помощью изыскателей пробное погружение свай с мониторингом усилий вдавливания с целью уменьшения их длины, а иногда и количества. При использовании статических испытаний можно гарантировать достижение расчетной нагрузки на сваи вдавливания, имеющие рекомендованную длину. На основе полученных при этом данных и результатов их обработки проектировщики выдают абсолютно достоверные рекомендации о необходимой и достаточной длине свай.
Соответствующая технология разработана специалистами ООО «БАЗИС» и опробована на десятках строительных площадок в Москве, Санкт-Петербурге, Саратове, Пензе, Сарове, Белгороде, Нижнем Новгороде, Перми, Казани, Волгограде. Основная ее идея заключается в использовании сравнительного анализа усилия вдавливания, требований строительных норм, проектной расчетной нагрузки на сваю и текущей геологической ситуации в основании будущего строительного объекта.
Например, на одном из крупных строительных объектов в результате использования технологии пробного вдавливания 6 211 свай ООО «БАЗИС» удалось сократить длину свай с 18 до 12 м. В результате, несмотря на то что стоимость забивки составляла бы 300 руб./пог. м, а цена вдавливания была равна 600 руб./пог.м, всего на создание свайного поля ушло соответственно не 218 006 100, а 158 007 840 руб. – за счет экономии материалов, рабочего времени и пр. (к тому же сваи длиной свыше 16 м являются составными, а 12-метровые сваи – одиночными и их за смену можно погрузить в два раза больше). Приведенный пример показывает весьма впечатляющую разницу в пользу вдавливания – экономия почти в 60 млн руб. (30%)!
Таким образом, технология вдавливания свай дает все шансы выполнить строительство свайного фундамента быстро, качественно и по оптимальной цене.
Фундамент на ЖБ сваях с ростверком - самый дешевый вид бетонного фундамента, расчеты (Видео и цена в конце)
1. Геология - чтобы рассчитать несущую способность под сваи, чтобы подобрать необходимый фундамент. На объекте в целях экономии, обычно, делается по 2 скважины глубиной 6-8м.
2. Геодезия - понять высотные отметки и расположить здание в плане, на генеральном плане в проекте. Также знание высот позволит знать уровень разравнивания площадки под основание (правильно рассчитать объем затрат на щебень и песок для площадки фундамента).
3. Проекты АР, КМ, КЖ, чтобы понять вес конструкций расположения колонн здания (шаг колон).
4. Расчет, подбираем ЖБ свай, под нагрузку, которую они понесут.
Собранная нагрузка на каждую опору от колоны (от снегового веса, самого здания, от ограждающих конструкций получилась 9 тонн.
Рабочий процесс (промеренные оси, диагонали), выполнена разметка Рабочий процесс (промеренные оси, диагонали), выполнена разметкаСтоимость одной сваи с забивкой:
Свая 3м 150х150 мм = 3 800 руб/шт.
Свая 4м 150х150 мм = 4 600 руб/шт.
Свая 3м 200х200 мм = 5 100 руб/шт.
Свая 4м 200х200 мм = 6 000 руб/шт.
Делается несколько скважин (подбирается подходящая сваю по нагрузке, ниже, я вычеркиваю сваи которые слабые (которые не проходят). Предположим, что у нас нагрузка на сваю от здания приходится 12 тонн, то нам из перечисленных ниже подходит только одна свая длинной 4м и сечением 200х200 мм, из расчета по геологии нам известно, что она несет 18,5 т. нагрузки (как показано ниже). Нагрузка берется с запасом, умножается на коэффициент 1,2 - это 20%.
Установка забивки анкеров и свай УЗАС-2
Адаптация вооружений и военной техники для использования в гражданской сфере всегда представляет определенный интерес с той или иной точки зрения. Тем не менее, некоторые системы, такие как артиллерия, имеют ограниченный потенциал в контексте подобной переработки. Один из самых интересных проектов изменения назначения артиллерийского орудия был создан в конце восьмидесятых годов. В рамках проекта УЗАС-2 советские конструкторы предложили использовать существующее орудие для забивки свай при строительстве различных объектов.
Для установки свай, являющихся одним из основных элементов конструкции сооружения, используется оборудование нескольких типов. Бетонные, металлические или железобетонные сваи погружаются в грунт при помощи дизельных или гидравлических молотов, вибропогружателей или сваевдавливающих установок. Имея определенные преимущества, все образцы такой техники не лишены некоторых недостатков. К примеру, ударный способ забивки свай связан с длительным громким шумом, вибрациями и т.д. На протяжении длительного времени отечественные и зарубежные инженеры искали способ снизить негативное влияние процесса установки свай на окружающую инфраструктуру и людей.
Оригинальный проект, призванный решить имеющиеся проблемы, был разработан во второй половине восьмидесятых годов. Разработку оригинальной строительной машины вели специалисты Пермского политехнического института (ныне Пермский национальный исследовательский политехнический университет) во главе с профессором Михаилом Юрьевичем Цирульниковым. В течение нескольких десятилетий М.Ю. Цирульников занимался созданием перспективных артиллерийских орудий различных классов, предназначавшихся для эксплуатации в войсках. Позже накопленный опыт было предложено использовать в новой сфере.
Перспективный проект строительной техники получил название УЗАС-2 – «Установка забивки анкеров и свай». В основе проекта лежало оригинальное предложение, касавшееся принципов забивки сваи в грунт. Все существующие образцы аналогичного назначения могли погружать сваю только постепенно, с той или иной скоростью. К примеру, дизельные молоты выполняют такую задачу при помощи длительной серии ударов. Новый образец, в свою очередь, должен был устанавливать сваю на требуемую глубину за один или два удара. Для получения требуемых энергетических показателей было предложено использовать незначительно доработанное артиллерийское орудие существующего типа. Именно оно должно было буквально «выстреливать» сваю в грунт.
На основе необычного предложения сотрудники ППИ под руководством М.Ю. Цирульникова вскоре сформировали практически применимый способ установки строительных элементов, отличающийся высокой эффективностью. Применение т.н. импульсного вдавливания позволяло в 2-2,5 раза увеличить глубину забивки сваи одним выстрелом в сравнении с иным использованием той же энергии. При этом сохранялась возможность использования максимально возможного количества готовых узлов и агрегатов.
Проектирование установки УЗАС-2 завершилось в 1988 году, вскоре после чего началась сборка опытной техники. К моменту начала этих работ авторам проекта удалось заинтересовать руководство нефтегазовой отрасли. Так, испытывать оригинальный образец строительной техники предлагалось на строительных площадках предприятия «Пермнефть». Сборка опытной техники осуществлялась одной из мастерских этого предприятия при активном участии специалистов ППИ и пермского завода им. Ленина. Результатом подобной кооперации в скором времени стало появление сразу трех самоходных установок, способных забивать сваи.
Одной из главных идей проекта УЗАС-2 было использование готовых комплектующих. В первую очередь, это касалось системы забивки, которую планировалось строить на основе существующего артиллерийского орудия. Кроме того, при строительстве опытной техники использовались существующие образцы самоходной техники, позволившие дать специальному оборудованию возможность самостоятельного перемещения к месту работы.
В качестве основы для самоходной установки УЗАС-2 был выбран серийный трелевочный трактор модели ТТ-4. Эта машина имела гусеничное шасси и изначально предназначалась для транспортировки деревьев или пакетов хлыстов в полупогруженном состоянии. В ходе строительства опытных УЗАС-2 тракторы лишались специального оборудования исходной модели, вместо которого монтировались средства забивки свай. При этом значительные изменения конструкции не требовались, поскольку вся подобная аппаратура устанавливалась на существующей грузовой площадке.
Трактор ТТ-4 имел корпус малой высоты рамной конструкции, имевший места для установки целевого оборудования. В передней части корпуса предусматривалась установка кабины экипажа и моторного отсека. Вся верхняя часть корпуса позади кабины отдавалась под аппаратуру необходимого типа. Прямо внутри кабины на продольной оси трактора помещался моторный отсек. Из-за больших размеров двигатель и его радиатор потребовали применения дополнительного кожуха с решеткой, выступающего за пределы основной кабины. Ниже двигателя и внутри корпуса помещались различные агрегаты трансмиссии.
Трелевочный трактор комплектовался дизельным двигателем А-01МЛ мощностью 110 л.с. При помощи сцепления, механической коробки передач, заднего моста, конечных передач и раздаточную коробку двигатель соединялся с ведущими колесами ходовой части, лебедкой, используемой при трелевке, и насосом гидравлической системы. Реверсивная коробка передач позволяла выбирать из восьми скоростей переднего хода и четырех заднего. Для управления использовался планетарный механизм с ленточными тормозами.
В составе ходовой части трактор ТТ-4 имел по пять опорных катков на каждом борту. Характерной чертой катков была конструкция на основе изогнутых спиц. Катки блокировались при помощи двух тележек с собственными рессорами: два помещались на передней тележке, три – на задней. В передней части корпуса размещалось направляющее колесо, значительно удаленное от первого опорного катка. В корме находилось ведущее. Большой диаметр катков позволил отказаться от отдельных поддерживающих роликов.
«Установка забивки анкеров и свай» в ходе строительства получила системы горизонтирования, монтируемые прямо на раму существующего шасси. К передней части машины присоединили вынесенный агрегат с вертикально расположенным гидроцилиндром. Еще два домкрата находились в кормовой части и должны были опускаться на грунт поворотом. Подобная конструкция дополнительных опор позволяла во время работы удерживать машину в требуемом положении.
Самая интересная часть машины УЗАС-2 размещалась на грузовой площадке шасси, ранее предназначавшейся для крепления трелевочного щита. Конструкция площадки была незначительно изменена, а кроме того, у нее появилось небольшое ограждение. На специальных креплениях шарнирно предлагалось устанавливать артиллерийскую часть, непосредственно отвечающую за забивку свай. Основой качающегося агрегата была рама из трех продольных труб, соединенных дополнительными элементами соответствующей формы. В транспортное горизонтальное или рабочее вертикальное положение рама переводилась при помощи двух гидроцилиндров.
В качестве средства забивки свай было предложено использовать 152-мм пушку корпусной артиллерии М-47 (Индекс ГАУ 52-П-547). Это орудие, разработанное Специальным конструкторским бюро завода №172 (ныне «Мотовилихинские заводы») при самом активном участии М.Ю. Цирульникова, производилось серийно с 1951 по 1957 годы и в течение некоторого времени использовалось советской армией, после чего уступило свое место более новым системам. Проектом УЗАС-2 предлагалась некоторая переделка существующего орудия устаревшего типа, после чего оно могло служить источником энергии для погружения свай в грунт.
Пушка М-47 в Военно-историческом музее артиллерии, инженерных войск и войск связи (г. Санкт-Петербург). Фото Wikimedia Commons
Одним из положительных последствий реализации нового проекта и массового строительства подобной техники могла стать экономия на утилизации имеющихся орудий. В пятидесятых годах советская промышленность построила всего 122 пушки М-47, которые в дальнейшем были выведены из активной эксплуатации и отправлены на хранение. В будущем это оружие должно было пойти на утилизацию, однако строительство установок для забивки свай позволяло отсрочить этот момент, а также получить от списанных изделий определенную выгоду.
В исходной версии пушка М-47 корпусной артиллерии представляла собой орудие калибром 152 мм со стволом длиной 43,75 калибра. Пушка комплектовалась клиновым затвором, гидравлическими противооткатными устройствами и дульным тормозом. Ствольная группа в виде ствола, казенника и кожуха для закрепления в люльке при помощи цапф последней монтировалась на лафете, состоящем из верхнего и нижнего станков. Верхний станок представлял собой U-образное устройство с креплениями и приводами наведения орудия, тогда как нижний оснащался станинами, колесным ходом и т.д. Конструкция лафета позволяла обстреливать цели в горизонтальном секторе шириной 50° при углах возвышения от -2,5° до +45°. Лафет комплектовался броневым щитом. Максимальная дальность стрельбы достигала 20,5 км.
В рамках проекта УЗАС-2 существующее орудие М-47 должно было претерпевать заметные изменения. В первую очередь, оно лишалось нижнего станка и прочих элементов лафета. Также удалялись броневой щит, прицел, дульный тормоз и ряд других более не нужных агрегатов. Верхний станок, люлька и другие элементы артиллерийской системы предлагалось устанавливать на качающейся раме самоходной установки. При этом ствол блокировался в заданном положении, параллельно трубам качающейся рамы. Для сокращения габаритов всей машины в сборе и уменьшения энергетических показателей до требуемого уровня было решено самым серьезным образом обрезать существующий ствол. Теперь его дульная часть незначительно выступала за уровень противооткатных устройств.
Вместе с доработанным орудием для забивки свай предлагалось использовать т.н. забойник. Это устройство было выполнено в виде крупной детали переменной формы. Хвостовик забойника имел цилиндрическую форму с внешним диаметром 152 мм, благодаря чему мог помещаться в ствол пушки. Головной наконечник устройства был значительно крупнее и предназначался для обеспечения контакта с забиваемой сваей. Также в составе забойника имелась т.н. сменная камера, размещенная на хвостовике. Ее предлагалось использовать для установки порохового заряда. Применение стандартных гильз от 152-мм артиллерийских выстрелов не предусматривалось.
Прибыв к месту работы, строители должны были установить машину УЗАС-2 в требуемом месте и использовать домкраты для размещения в правильном положении. Далее производился подъем рамы с артиллерийской частью, в ствол помещался забойник, сопряженный со сваей. После этого оператор установки давал команду на выстрел, и свая под действием пороховых газов входила на требуемую глубину. Последняя изменялась при помощи переменного заряда.
В 1988 году силами нескольких пермских предприятий было построено сразу три самоходных установки типа УЗАС-2, которые сразу планировалось ввести в ограниченную эксплуатацию. Испытывать эту технику предлагалось одновременно со строительством тех или иных объектов. В конце восьмидесятых годов «Пермнефть» и различные подразделения этой структуры самым активным образом занимались строительством новых объектов, поэтому установки забивания анкеров и свай не рисковали остаться без работы. Им предстояло участвовать в строительстве разнообразных новых проектов для нефтегазодобывающего управления «Полазнанефть» и предприятия «Запсибнефтестрой».
Одной из первых реальных задач, решенных установками УЗАС-2 уже в 1988 году, стала забивка свай для строительства двух фундаментов станков-качалок «Запсибнефтестроя». Во время этих работ строителям пришлось вбивать сваи в вечномерзлый грунт. Несмотря на сложность подобных работ, специалисты достаточно быстро установили все нужные сваи, дав коллегам-строителям возможность продолжать строительство. По некоторым данным, в качестве свай при таком строительстве использовались переделанные бурильные трубы, выработавшие свой ресурс.
В дальнейшем аналогичные работы велись на других объектах в разных районах. Было установлено, что минимальная глубина забивки составляет 0,5 м. При забивке в глинистый грунт средней плотности свая одним выстрелом могла быть отправлена на глубину до 4 м. При работе с более сложными грунтами мог понадобиться второй удар по свае. В то же время, большая часть поставленных задач успешно решалась при помощи одного выстрела на сваю. Забивка сваи одним выстрелом позволяла ускорить работы. Во время реальной эксплуатации было установлено, что одна установка УЗАС-2 может за час забивать до десятка свай – до 80 за рабочую смену.
Характерной особенностью системы УЗАС-2 являлись минимальный шум и вибрации, производимые при работе. Так, существующие дизель-молоты при работе создают серию громких хлопков и распространяют по грунту достаточно мощные вибрации, способные угрожать окружающим сооружениям. Установка на основе пушки М-47, в отличие от таких систем, делала лишь один или два удара по свае. Кроме того, запирание пороховых газов внутри ствола дополнительно сокращало шум и негативное влияние на окружающие объекты. В ходе строительных работ на территории Пермского вагоноремонтного завода установка УЗАС-2 забивала сваи на расстоянии до 1 м и менее от существующих зданий. Как сообщается, несмотря на множество выстрелов и выполнение поставленных задач, ни из ближайших зданий не пострадало, а все их стекла остались на своих местах.
При всех своих преимуществах, система УЗАС-2 имела некоторые недостатки. Так, необходимость применения существующего орудия могло в некоторой мере осложнять выпуск серийной техники за счет бюрократических и иных факторов. Кроме того, предложенная конструкция машины накладывала определенные ограничения на длину забиваемой сваи. Следует отметить, что при дальнейшем развитии проекта имеющиеся недостатки вполне могли быть исправлены.
В ходе теоретических изысканий и практической отработки специалисты нескольких организаций изучали возможность применения УЗАС-2 для решения специальных задач. К примеру, отрабатывалась забивка свай в условиях болота. При этом выстрелом требовалось провести сваю через слой воды, ила и т.д., после чего она должна была войти в твердый грунт. Также предлагалось заглубление нескольких металлических электродов, по которым далее следовало пропускать электрический ток высокого напряжения. Такое воздействие приводило к уплотнению грунта, что могло использоваться, например, при строительстве на склонах, требующих определенного укрепления. При этом не исключалась стрельба сваями при нестандартных положениях артиллерийской части.
Особый интерес представляет проект системы, предназначенной для забивки свай в дно водоемов. В таком случае самоходная гусеничная машина должна была доставляться к месту работы при помощи буксируемого понтона. На последнем помещались некоторые специальные устройства и средства закрепления установки УЗАС-2. Специально для понтонной версии установки была разработана специальная система управления, обеспечивающая правильный выстрел сваей. Особый прибор должен был следить за положением понтона и артиллерийской части и учитывать имеющуюся качку. При достижении требуемого положения прибор автоматически давал команду на выстрел, благодаря чему свая уходила ко дну при минимальных отклонениях от требуемой траектории. Пройдя через воду, свая продолжала движение в грунте и достигала заданной глубины.
Эксплуатация трех построенных установок УЗАС-2 продолжалась до 1992 года. За это время машины успели поучаствовать в постройке множества различных объектов добывающей промышленности. По результатам такой эксплуатации были сделаны более чем интересные выводы. Возможность забивки до 80 свай за смену давала увеличение производительности труда в 5-6 раз в сравнении с традиционными системами аналогичного назначения. Себестоимость работ сокращалась в 3-4 раза. Таким образом, эксплуатационные и экономические преимущества оригинальной техники полностью компенсировали все незначительные недостатки. Установки УЗАС-2 на практике показали все перспективы оригинального предложения М.Ю. Цирульникова и его коллег.
Эксплуатация трех опытных установок УЗАС-2 завершилась в начале девяностых годов. В другой период отечественной истории проект мог получить продолжение, в результате чего строительная отрасль освоила бы большое число машин нового типа с высокими характеристиками, способных быстро и дешево забивать сваи разных типов в ходе тех или иных строительств. Тем не менее, этого не случилось. Распад Советского Союза и последовавшие за этим проблемы поставили крест на множестве перспективных разработок.
Дальнейшая судьба трех машин УЗАС-2 достоверно неизвестна. По-видимому, в будущем их разобрали за ненадобностью. Кроме того, тракторы ТТ-4 могли быть переделаны по исходному проекту с возвращением на соответствующую работу. Новые образцы подобной техники уже не строились. Уже два десятилетия российские строители не используют в работах артиллерийские средства забивки свай, применяя системы традиционных конструкций.
Тем не менее, идея не была забыта. В течение долгих лет специалисты Пермского политехнического института / Пермского национального исследовательского политехнического университета продолжали развитие оригинального предложения, результатом чего к настоящему времени стало появление солидного объема теоретических материалов, нескольких проектов и патентов. В частности, предлагается использование многоствольной системы, в которой забивка сваи осуществляется одновременным подрывом нескольких зарядов в трех стволах. В составе такой установки предлагается использовать единый крупный забойник, одновременно взаимодействующий со всеми тремя стволами.
В восьмидесятых годах оригинальная идея повышения производительности при забивке свай дошла до практического применения и внесла заметный вклад в строительство различных объектов промышленности. Новые проекты пока не достигли таких успехов, оставаясь лишь в виде набора документации. Тем не менее, нельзя исключать такого развития событий, при котором новые проекты использования артиллерии при забивке свай все же дойдут до полноценной реализации и использования на практике.
Читайте также: