Jak se piloty klasifikují podle způsobu jejich zarážení do země?

V podmínkách, kdy jsou na povrchu vrstvy slabých zemin, které nejsou schopny sloužit jako základ pro mělké základy, se nejčastěji uchýlí ke stavbě základů z pilot. Hromadu si lze představit jako tyč ponořenou do země nebo vyrobenou přímo v zemi. Skupina takových pilot, spojených nahoře roznášecí deskou nebo nosníkem, se nazývá pilotový základ.

Obr. 1 Typy pilotových roštů

Spojovací roznášecí trámy a desky se nazývají mříže. Zpravidla jsou vyrobeny z monolitického nebo prefabrikovaného železobetonu. Existují nízké a vysoké pilotové rošty (obr. 1).

Podle charakteru přenosu zatížení do země se piloty dělí na piloty – regálové a závěsné. Do první skupiny patří piloty, které protínají tloušťku měkkých zemin a spočívají na málo stlačitelných zeminách.

Stojan přenáší celé zatížení na zemi přes spodní konec, protože na boční ploše nevznikají žádné třecí síly (obr. 2a). Pilot – stojan funguje jako tyč, jejíž nosnost je dána pevností materiálu piloty nebo odolností zeminy pod ní.

Závěsné piloty zahrnují piloty podepřené na stlačitelných zeminách. Únosnost třecí piloty je dána součtem odporu třecích sil na boční ploše a zeminy pod ní (obr. 2b).

Obr.2 Přenos zatížení pilotami

Podle výrobní metody mohou být piloty vyrobeny předem v továrně a vyrobeny na místě v „polních podmínkách“

Návrhy prefabrikovaných pilot

V závislosti na materiálu výroby se takové piloty dělí na: železobetonové, ocelové, kombinované a dřevěné. Na druhé straně se železobetonové piloty dělí na:

podle konstrukčních prvků – pro plné a kompozitní piloty;

podle způsobu vyztužení – na pilotách s příčnou výztuží i bez, s nepředepjatou a předpjatou výztuží;

podle tvaru průřezu (obr. 3);

podle tvaru podélného řezu (obr. 4).

Obr.3 Příčný řez pilotami

Obr.4 Podélný řez pilotami

V současnosti se nejčastěji používají hranolové piloty plného čtvercového průřezu, čtvercového průřezu s kruhovou dutinou a duté válcové.

Obr.5 Konstrukce železobetonových pilot

Plné čtvercové piloty se vyrábí o průřezu od 0,2×0,2 do 0,4×0,4 m a délce od 3 do 16 m V případě potřeby zvětšení délky se piloty spojují pomocí spojů různých typů. Jsou známy případy použití kompozitních pilot dlouhých až 100 metrů. Piloty plného čtvercového průřezu se používají v jakékoli stlačitelné zemině bez pevných vměstků k přenosu tlakového, tahového a vodorovného zatížení na podklad. Duté kulaté piloty se vyrábějí plné nebo kompozitní. Délka jednoho článku je od 4 do 8 m, délka složené piloty je až 40 m Duté kulaté piloty se vyrábí o průměru 0,4 až 0,8 m. Takové hromady velkých průměrů se někdy používají jako skořepiny pro pokládání komunikací.

Použití čtvercové piloty s kulatou dutinou umožňuje snížit spotřebu cementu až o 25 % a vyztužení až o 60 %. Rozsah použití takových pilot je však omezen na zatížení vtlačením do 500 kN a vodorovné zatížení do 15 kN. Dřevěné piloty jsou nejjednodušší konstrukcí – kulatina se špičatým spodním koncem. Horní konec vlasu je opatřen ocelovým kroužkem, který jej chrání před „navlhnutím“ během jízdy. Ocelové štětovnice se dělí na trubkové a štětovnice (Larsen štětovnice). Trubkové štětovnice jsou vyráběny ze standardních ocelových trubek o průměru 0,2 až 0,8 m, štětovnice jsou vyrobeny z ocelových štětovnic různých profilů. I-nosníky a kanály se také používají jako piloty.

Obr.6 Profily štětovnic z válcovaných ocelových plechů Larsen

Výhodou ocelových pilot je možnost zvětšit jejich délku, když se zaboří do země.

Metody zarážení prefabrikovaných pilot

V současné době se používá: vibrační zarážení, zarážení, statické vtlačování a šroubování pilot. Vibrační ražení pilot je nejúčinnější ve vodou nasycených, převážně písčitých půdách. Vertikální vibrace přenášené přes pilotu zkapalňují zeminu, což vede ke snížení třecích sil a umožňuje snadné zarážení pilot. Poté, co nakladač přestane pracovat, se na nějakou dobu obnoví struktura zeminy kolem hromady, což zvyšuje tření na bočním povrchu hromady.

Zarážení pilot do země se provádí pomocí beranidel. Kladiva pro zarážení pilot dělíme na mechanická, dieselová, parní a elektrická. Při zarážení pilot do odvodněných hustých písčitých půd se pro zvýšení produktivity jízdy provádí poddolování.

Podstatou metody je půdní eroze. Tlak vody je přiváděn potrubím na konec hromady, což výrazně snižuje odpor půdy. Také, aby se snížila odolnost půdy vůči ponoření pilot, jsou zaráženy do předvrtaných vodicích otvorů. Hloubka vrtů by neměla přesáhnout 0,9 délky hromady a neměla by mít průměr větší než úhlopříčka průřezu hromady.

Statické odsazení pilot se používá v podmínkách, které vylučují použití vibračního ražení a ražení. Používá se při stavbě pilotových základů v blízkosti konstrukcí nebo zpevňování stávajících základů. K tomuto účelu se používají speciální stroje vybavené jeřábovým zařízením pro podávání pilot, lisovacím mechanismem a protizávažím, například DTZ360, jehož hmotnost s protizávažím může dosáhnout 364 tun.

Šroubování pilot se provádí pomocí téměř všech vrtných souprav vybavených speciálními mechanismy (hlavníky). Metoda je založena na použití speciálních (šroubových) pilot vybavených šroubovými lopatkami na dně.

Hromady vyrobené v zemi (nabíjené piloty)

Hnané piloty se vyrábějí z betonu, železobetonu nebo cemento-pískové malty.

Podle způsobu výroby jsou takové piloty rozděleny do tří hlavních typů: piloty bez pláště, piloty s neodnímatelným a odnímatelným pláštěm. Piloty bez pláště se používají jak v suchých a málo vlhkých půdách, tak v jílovitých půdách nasycených vodou.

V prvním případě se výroba piloty provádí v tomto pořadí: do země se vyvrtá studna (patku piloty je možné rozšířit mechanicky). Poté je do hotové studny instalována výztužná klec. Obr.7

Obr.7 Pořadí výroby zalévaných pilot bez skořepin

Dále je studna betonována pomocí svisle se pohybující trubky, která je v průběhu betonáže ze studny odstraněna. Betonová směs přiváděná do vrtu se zhutňuje pomocí vibrátoru namontovaného na přívodní trubce. Touto technologií se vyrábí piloty o průměru 0,3 až 1,2 m a délce až 30 m Ve druhé se vrtá studna pod ochranou hliněného roztoku, která zabraňuje zřícení jejích stěn.

Dále při betonáži betonová směs vytlačuje jílový roztok. Hromada, pro kterou se díra získá vrtáním, se nazývá vyvrtaná. Kromě vrtání lze studnu prorazit trubkou s uzavřeným spodním koncem (inventární jádro) nebo zhutnit speciálním pěchem. Existují dva typy pilot: vibroražené piloty a piloty v raženém loži. Dalším typem vrtaných pilot jsou vrtané injektážní piloty.

Takové piloty se instalují plněním vertikálních nebo šikmých studní cementovou pískovou maltou pod tlakem. Vzniklý nerovný povrch zajišťuje dobrou přilnavost hromady k okolní zemině. Přítomnost výztužného rámu umožňuje pilotům absorbovat nejen tlakové, ale i tahové síly. Takové piloty se používají ke zpevnění základů stávajících budov, vytvoření pilotových stěn a jako kotvy.

Piloty s odnímatelným pláštěm mohou být použity v jakýchkoli geologických podmínkách, protože výrobní proces používá pažnicové trubky, které chrání stěny vrtu před zhroucením. Nejjednodušším typem takové hromady je hromada navržená inženýrem A.E. Strausem. K vytvoření takové hromady je při vrtání studny do země ponořena pažnicová trubka. Po ponoření pláště na návrhovou úroveň je do vrtu po částech přiváděna betonová směs. Každá část betonové směsi je intenzivně hutněna s postupným odstraňováním pažnice. Touto metodou vzniká hromada s nerovným povrchem, což zvyšuje její únosnost. Piloty s neodnímatelným pláštěm se používají v případech, kdy není možné vyrobit piloty s odnímatelným pláštěm. Takové podmínky vytvářejí složité vodou nasycené jílovité zeminy s vrstvami písku a písčité hlíny, kde podzemní (podzemní) voda může zničit dřík piloty při tvrdnutí betonové směsi.

Obr.8 Výroba pštrosí hromádky

Hromady se objevily téměř současně s lidskou civilizací. Jakmile lidé začali stavět domy, začali používat piloty ke zpevňování budov. Hromady pak vypadaly jako dřevěné kůly, často kované v železe na špičce. S rozvojem metalurgie se objevily kovové (litinové nebo železné) piloty a ve dvacátém století se rozšířily železobetonové a šroubové konstrukce.

Hlavním účelem pilot je proříznout slabé povrchové vrstvy zeminy, aby se zatížení přeneslo do nižších, stabilnějších vrstev. Je racionální uspořádat pilotový základ ve dvou případech:

1. Zemina s dostatečnou únosností se nachází výrazně pod úrovní terénu.
2. Nemožnost zvýšení základu pod velmi těžkou konstrukcí – vícepodlažní budovou nebo mostem.

Při stavbě základů lze použít jednu pilotu (jednopilotový základ), navršené piloty od 2 do 16 (pilotový shluk) a velký počet pilot (pilotové pole). Pilotový základ je kombinován s pásovým nebo deskovým základem a tvoří kombinovaný základ, který zabraňuje všeobecnému a nerovnoměrnému sedání budov.

Klasifikace pilot zahrnuje několik kritérií:

• metody ponoření do půdy;
• způsoby podpory na zemi;
• výrobní materiál.

• Drop-in. Jsou ponořeny do země bez předběžného výkopu pomocí rázových, vibračních a lisovacích beranidel.
• Hromady mušlí. Instalují se vibrační metodou s předběžným výkopem zeminy.
• Vrtání. Jedná se o železobetonové piloty, které se metodou betonáže zapouštějí do předvrtané studny.
• Šroub. Lehké kovové piloty zašroubované do země.

Pokud jde o typy pilot na základě materiálu výroby, lze rozlišit následující skupiny:

Železobetonové piloty. Jedná se o nejběžnější ražené piloty o délce do 12 m s průřezem do 30×30 cm a do 16 m s průřezem 40×40 cm dle způsobu vyztužení , železobetonové piloty se vyrábějí s nepředepjatou podélnou výztuží a s předpjatou podélnou výztuží. Podle tvaru průřezu jsou čtvercové, obdélníkové, čtvercové duté a kulaté duté. Podle geometrie paty železobetonových pilot mohou být špičaté a tupé a podle konstrukčních vlastností mohou být plné nebo kompozitní.

Dřevěné piloty. Vyrábějí se z dlouhého jehličnatého dřeva a používají se pro nízké a střední zatížení v měkkých půdách. Podle požadavků GOST-9463 by měl být průměr dřevěných pilot 22-34 cm a délka – 650-850 cm, při zachování přirozené kuželovitosti (běhu) kulatiny. Spodní konce dřevěných pilot jsou špičaté ve formě tří nebo čtyřstěnného jehlanu a chráněny kovovou botkou a horní konce třmenem.

Kovové hromady. Jsou vyrobeny z vysokopevnostních ocelí a dělí se na šroubové, štětovnice Larsen a štětovnice. Šnekové piloty jsou ocelové tyče se šroubovitými lopatkami na dně. Mohou být monolitické nebo svařované, rozdělené podle počtu závitů lopatek – to ovlivňuje použití pilot v různých typech zeminy.

Larsen pero a drážka vypadá jako korýtkový válcovaný kov s drážkovými zámky na koncových částech. Délka jednoho úseku se pohybuje od 5 do 20 m – jejich spojení tvoří monolitické stěny, které nepropouštějí vodu. Na rozdíl od štětovnic Larsen mají štětovnice dutý tvar a stejné zámky – díky svému tvaru tvoří ještě pevnější a stabilnější štětové stěny.

Rozsah použití pilot závisí na jejich klasifikaci. Železobetonové piloty se používají v průmyslové a občanské výstavbě – stávají se spolehlivými podporami budov, mostů a elektrických vedení.

Vrtané piloty se používají v závislosti na způsobu instalace: vrtané piloty se používají pro vysoké vertikální nebo horizontální soustředěné zatížení, na místech s obtížnými inženýrskými nebo geologickými podmínkami. Vrtané injektážní piloty zpevňují staré základy budovy v případě nebezpečí sedání půdy. Hnědé sečné piloty se používají ke stavbě pevné zdi, která slouží jako štětovnicový plot pro jámu, základ a suterénní stěnu budovy.

Kovové šroubové piloty se stávají základem pro nízkopodlažní budovy, podpěry pro ploty a billboardy. Výrobky z štětovnic se používají ke zpevnění stěn jam, násypů a nádrží. Dřevěné piloty nacházejí uplatnění v soukromé bytové výstavbě – jejich nízká hmotnost a schopnost nezatěžovat půdu umožňují zmenšit plochu základny dřevěného základu.