Забивка свай – варианты погружения, разница в методах установки жб опор

грунтовых условий, вариантов обеспечения площадки средствами механизации, расчетных нагрузок, расположения участка застройки относительно жилой зоны и других, не менее важных факторов. Традиционным способом считается забивка свай пневмо-, гидромолотом или другим аналогичным оборудованием. Но подобная технология обладает существенными недостатками, заключающимися в шуме и вибрациях, сопровождающих процесс работы. В заселенных кварталах, особенно вблизи домов, применяют иные методы установки точечных опор.

Варианты погружения железобетонных свай

Установка свайных столбов может выполняться несколькими способами:

путем забивания, в том числе пневмо- или гидромолотом;
с помощью вибрационного оборудования;
посредством вдавливания;
в предварительно пробуренные скважины.

В первом случае погружение свай осуществляет копер или другая оборудованная ударным молотом строительная машина, к примеру – экскаватор. Технология позволяет выполнять устройство железобетонных свайных фундаментов практически на любом грунте. Ее популярность связана с малыми материальными затратами по сравнению с другими методами устройства подземных опор.

Вибропогружение свай требует меньших усилий, так как данная технология подразумевает значительное снижение сил трения, возникающих между боковой поверхностью опоры и грунтовыми пластами. Установка железобетонных свай с использованием вибрационного оборудования сопровождается уплотнением грунта вокруг вертикальных стенок монтируемого столба. Данный фактор влияет на повышение надежности и устойчивости основания.

Технология вибровдавливания предусматривает погружение железобетонных изделий в грунт под определенной нагрузкой. Оборудование собственным весом давит на сваи, включая дополнительные усилия от работы гидродомкрата и, возможно, от вибропогружателей. Подобные методы предполагают относительную бесшумность по сравнению с рабочими процессами, в которых задействуются копер или гидромолот. Но следует заметить, что эффективность вибровдавливания проявляется лишь в том случае, если погружение свай производится на глубину до 6 метров.

К минусам технологии вибровдавливания можно отнести то, что используемое оборудование имеет большую массу, поэтому его транспортировка обходится недешево.

Наиболее тихой и безопасной для окружающих строительную площадку домов считается технология устройства свайного фундамента путем предварительного выбуривания скважин. Данный метод относится к дорогостоящим вариантам установки подземных опор, так как в процессе работы задействуется специальное оборудование. Его выбор зависит от нескольких составляющих:

типа грунта;
разновидности свай;
требуемых размеров скважин.

При всех своих положительных качествах, буроопускной способ погружения свай используется реже аналогичных методов устройства фундаментов. Но в определенных ситуациях именно он остается единственно правильным решением. В частности, если строительство или реконструкция объекта ведутся в стесненных условиях населенного пункта, вблизи медицинских или детских учреждений.

Устройство фундамента путем забивки свай

Наиболее распространенная технология устройства подземной части строения из железобетонных свай. Благодаря огромному количеству предложений от строительных компаний, на отечественном рынке сложилась здоровая конкуренция, влияющая на адекватность ценовой политики, касающейся забивки свай. Кроме того, крупные фирмы в своем механизированном автопарке имеют хотя бы один копер или гидромолот, что позволяет обходиться без услуг сторонних поставщиков спецтехники.

Забивка сваи посредством ударного оборудования имеет некоторые ограничения, связанные, прежде всего, с составом грунта. Железобетонные изделия не погружают забивным методом в почвенные слои, содержащие гравий и другие твердые включения. Запрет использовать традиционный копер для установки подземных опор может быть связан с близким расположением к стройплощадке эксплуатируемых объектов или важных магистральных трубопроводов. В таких местах шум, удары и вибро воздействия не допустимы.

Гидромолот относится к современному оборудованию, не загрязняющему атмосферу выбросом вредных веществ. К тому же, при работе он производит меньше шума.

Погружение свай путем забивки основано на энергии удара. С каждым толчком железобетонная опора все глубже проникает в грунт. Длится это до тех пор, пока ее острие не упрется в плотное основание. Оборудование представляет собой дизель-, пневмо- или гидромолот, навешенный на экскаватор или другую строительную спецтехнику, либо копер с направляющей рамой и ударной бабой.

Основным рабочим элементом штангового молота является подвижный цилиндр. Он с усилием падает на оголовок сваи, продвигая опору вниз. В тот же миг, благодаря выбросу энергии, молот поднимается в исходное положение. Циклы возвратно-поступательного движения повторяются до тех пор, пока свая не достигает проектного положения.

Трубчатый молот имеет иное устройство. Его цилиндр, оснащенный шаботом (наковальней), располагается неподвижно. Он выполняет функцию направляющей. Здесь рабочим органом, с помощью которого производится погружение свай, является поршень с бойком. Его перемещение происходит под давлением. После мощного удара подвижный элемент возвращается на исходную позицию.

Сваи забивают по очереди. Копер или экскаватор с гидромолотом устанавливают на заранее спланированные площадки. В зависимости от возможностей оборудования и расстояния между подземными опорами, с одного места расположения погружной машины может монтироваться одна или несколько свай.

Перед началом забивания железобетонного столба, на его верхний торец надевается наголовник, защищающий бетон от разрушения при ударах.

Вибропогружение свай

Метод основан на установке железобетонных опор с помощью вибрационного оборудования:

погружателей;
молотов;
установок;
подрессоренных пригрузов.

Несомненным плюсом данного способа считается более быстрое погружение свай, нежели в случае применения ударных механизмов. Установка опор осуществляется путем вибрационного воздействия на них электромеханического оборудования. Принцип его работы основан на присутствии в конструкции дисбалансов, создающих вибрации. В результате погружения столбов, в структуре грунтовых слоев происходят необратимые процессы деформации, частично уплотняющие основание под свайными наконечниками и вблизи боковых стенок фундаментных опор.

Использование вибропогружателей оправдывает себя в условиях водонасыщенных грунтов. Для плотной и сухой почвы применяют пружинные вибромолоты. Кроме вибраций, они совершают механические удары, причем сила двойного действия автоматически увеличивается по мере заглубления свай.

Метод вдавливания

Погружение свай вдавливанием требует наличия специальной установки и мощного крана. Железобетонная опора помещается в зажимной механизм, после чего производится ее частичное заглубление на расстояние, соответствующее длине штока гидродомкрата. Затем сваю освобождают, поршень домкрата поднимают, элемент вновь зажимают. Далее опять повторяют вдавливание. Цикл повторяют несколько раз, пока опора не застопорится.

Технология погружения путем вдавливания предусматривает несколько этапов извлечения установленной до упора сваи с ее последующим заглублением. С каждым разом опора будет опускаться все ниже, но последней отметкой, на которой можно остановиться, станет ее проектное положение.

Вдавливающий метод используют, чаще всего, на участках с залеганием плотных слоев грунта, хотя применять его допускается в любых условиях, даже без проведения геологических исследований.

Данный способ устройства фундамента имеет много преимуществ. Среди них:

быстрота возведения подземной части;
возможность установки меньшего числа опор;
высокая надежность конструкции;
устранение рыхлости грунта.

Но довольно часто недостатки оказываются существеннее. Прежде всего, это:

крупные габариты оборудования – для размещения требуется участок не менее 500м2;
высокая себестоимость работ;
сложность перемещения установки с объекта на объект.

Бурозабивной и буроопускной метод

И в том, и в другом случае в грунте выбуриваются лидерные скважины, в которые вбивают или устанавливают сваи. Первый способ используется в случае присутствия в почвенных слоях до 20 процентов твердых включений, а второй – применяется для твердомерзлых грунтов и скальных пород.

Бурозабивная технология предусматривает устройство в грунте отверстий диаметром, меньшим размера короткой стороны сечения железобетонной сваи. Бурение производится до проектной отметки, но без учета размера острия изделия. Далее в скважину методом забивки погружается «родная» фундаментная опора.

Буроопускные сваи размещаются в скважинах чуть большего диаметра. Оставшиеся зазоры заполняют либо цементно-песчаной смесью, либо грунтовым раствором. Им частично заливают очищенные от шлама пробуренные отверстия, после чего в них устанавливают фундаментные опоры. Оставшуюся массу нагнетают в зазоры инъектором. Чтобы свая не поменяла своего положения в процессе заполнения пазух, между ней и земляными стенками скважины временно устанавливают деревянные клинья.

Строй-справка.ру

Отопление, водоснабжение, канализация

В практике строительства сваи, изготовляемые на заводах промышленности строительных материалов, погружают в грунт с поверхности земли или дна котлована с помощью следующих способов: забивки с помощью сваебойных молотов; погружение с помощью вибропогружателей и вибромолотов; вдавливанием статической нагрузкой; завинчиванием.

Забивные сваи погружают в грунт с помощью специальных сваебойных молотов. Для обеспечения целостности сваи при забивке на голову (верхнюю часть) сваи надевают специальный металлический наголовник, в который помещают прокладку из дерева, резины и других упругих материалов, которые хотя и несколько снижают эффективность удара, однако предотвращают от разрушения материал сваи внутри наголовника. Погружение сваи будет достаточно эффективным и не займет много времени, если вес ударной части молота будет больше, чем вес сваи с наголовником.

Забивку свай трудно осуществлять, если в основании находятся гравелистые, крупные, средней крупности плотные пески. В этом случае для обеспечения погружения свай применяют подмыв грунта струями воды под острием свай. Иногда для уменьшения сопротивления грунта погружению сваи последние забивают в предварительно пробуренные лидерные скважины, длина которых должна быть не менее чем на 1 м меньше сваи, а диаметр меньше, чем диаметр или поперечные размеры сваи.

Погружение сваи с помощью вибропогружателей и вибромолотов выполняют при наличии в основании песчаных водонасыщенных грунтов. При работе эксцентрикового центробежного вибратора, установленного на головах свай, вертикальные колебания, передаваясь на грунт, приводят к его разжижению, в результате чего свая погружается в грунт при резком снижении трения по ее боковой поверхности.

После прекращения действия вибрации через некоторое время трение в грунте полностью восстанавливается, а в некоторых случаях оказывается даже несколько большим, чем в первоначальном состоянии или при погружении свай с помощью забивки.

Вдавливание свай с помощью статической нагрузки обычно применяют в тех случаях, когда свайные фундаменты возводят рядом с уже существующими зданиями, что часто имеет место в условиях массовой городской застройки или при реконструкции зданий, когда недопустимо появление вибраций, которыми сопровождаются забивка и вибропогружение. Особое внимание следует обращать на водонасыщенные пески и супеси, которые способны уплотняться под действием колебаний, претерпевая дополнительные осадки.

Погружение сваи с помощью завинчивания осуществляют используя специальные винтовые лопасти диаметром до 2 м, располагаемые у острия (см. рис. 9.5, ж). Црименение таких свай становится целесообразным, если в верхней зоне основания залегают слабые грунты, подстилаемые плотными, малосжимаемыми грунтами, до которых и производят завинчивание. Винтовые сваи чаще всего используют для фундаментов, работающих на выдергивание, и для устройства анкеров. Для завинчивания металлических свай при; наличии в основании податливых грунтов применяют механизмы, аналогичные буровым установкам. Тяжелые железобетонные сваи с металлическими лопастями большого диаметра погружают с помощью кабестана, представляющего собой полую муфту, надеваемую на голову сваи и приводимую в медленное вращение электромотором с системой приводных шестерен. При завинчивании кабестан закрепляют с помощью специальных анкеров.

Основные принципы работы механизмов, применяемых при погружении свай, а также их устройство освещены более подробно в курсе технологии строительного производства.

По условиям передачи нагрузки на грунты оснований сваи подразделяют на сваи-стойки и сваи трения (висячие сваи).

Сваи-стойки (рис. 9.3,а), прорезая толщу относительно слабых грунтов, передают нагрузку на практически несжимаемые грунты (скальные, полускальные или очень твердые пылевато-глинистые породы). Опираясь на них, такие сваи практически не получают вертикальных перемещений, следовательно, силы трения по боковой поверхности отсутствуют и давление передается только за счет лобового сопротивления грунта под острием (пятой сваи). Следовательно, этот тип свай работает подобно сжатым стойкам, находящимся в упругой среде.

Рис. 9.3. Схема передачи нагрузки на грунты основания

Сваи трения (рис. 9.3,6) погружают в сжимаемые грунты. В результате вертикального перемещения под действием внешней нагрузки по боковой поверхности сваи образуются силы трения F„ а под острием сваи будет действовать лобовое сопротивление грунта F0.

Сопротивление грунта погружению сваи называют несущей способностью грунта основания. Для висячей сваи эта величина будет состоять из двух составляющих:

Для удовлетворения условия расчета по второй группе предельных состояний сваи рекомендуется погружать до относительно плотных грунтов, обеспечивая тем самым более полное использование несущей способности материала свай и предельно допустимое значение осадки.

По условиям изготовления и погружения сваи разделяют на погружаемые в грунт в готовом виде и сваи, формируемые в грунте оснований.

По материалу сваи, погружаемые в готовом виде, подразделяют на деревянные, железобетонные, металлические и комбинированные.

Деревянные сваи (рис. 9,а) в практике строительства применяют сравнительно редко из-за возможного загнивания древесины в грунте основания при переменной влажности, необходимости экономии древесины и ограничения сортамента деревянных элементов. Такие сваи изготовляют из бревен диаметром от 18 до 36 см и длиной от 4,5 до 12 м. При необходимости получения свай большей длины их стыкуют из отдельных звеньев. Для предотвращения размочаливания головы сваи при забивке ее защищают металлическим бугелем, а нижний конец сваи заостряют для облегчения погружения.

Рис. 9.4. Типы свай

Железобетонные сваи в настоящее время применяют наиболее часто, так как промышленность строительных материалов выпускает широкий сортамент таких свай,удовлетворяющий всем запросам массового строительства. Железобетонные сваи имеют различные размеры и сечения. Чаще всего применяют сваи с квадратным сплошным (рис. 9.4,6), квадратным с круглой полостью (рис. 9,4,*) И полым круглым поперечным сечением (рис. 9.4,г), постоянным по всей длине сваи.

Квадратные сваи изготовляют с размером поперечного сечения от 20 х 20 до 40 х 40 см и длиной от 3 до 20 м.

При необходимости получения свай большей длины их стыкуют из отдельных секций, имеющих для этой цели закладные детали, позволяющие создавать болтовое или сварное соединение.

Сваи, имеющие полое сечение, выпускают с наконечником и без него, в последнем случае погружение осуществляется без удаления грунта из внутренней полости.

В сваях устанавливают продольную и поперечную спиральную арматуру. Продольную арматуру применяют с предварительным напряжением или без него. Шаг спиральной арматуры в голове и у острия делают чаще, чем в середине сваи. Для восцринятия динамической нагрузки при забивке и возникающих при этом значительных поперечных усилий голову сваи дополнительно армируют 3.5 арматурными сетками (рис. 9.4,6).

Для исключения перенапряжения в сечениях свай при транспортировании места строповки фиксируются специальными петлями i, расположенными на расстоянии 0,2L от концов сваи, так чтобы в ней при подъеме возникали приблизительно равные изгибающие моменты. Для подачи сваи на копер в ней предусматривают отверстие на расстоянии 0,3L от головы сваи, в которое устанавливают штырь 2 подъемного троса. Сваи небольшой длины выполняют без поперечного армирования в целях экономии металла.

Круглые пустотелые цилиндрические сваи изготовляют методом центрифугирования диаметром от 40 до 80 см при длине от 4 до 12 м и толщине стенок 8… 10 см. Сваи диаметром от 60 см делают с закрытым нижним концом в виде острия. Такие сваи особенно целесообразны в качестве свай трения, так как имеют большую площадь боковой поверхности на 1 м3 железобетона и, следовательно, являются более экономичными. Конструкция цилиндрических свай позволяет создавать и составные сваи.

Полую круглую сваю, имеющую диаметр от 1 до 3 м, называют сваей-оболочкой. Длина свай-оболочек находится в пределах от 6 до 12 м при толщине стенок 12 см.

Существуют новые конструктивные решения железобетонных свай, имеющих как постоянное сечение по длине в виде треугольника, тавра, двутавра или крестообразное’-(рис. 9.5, з), так и переменное. В частности, применяют пирамидальные (рис. 9.5, а), трапецеидальные (рис. 9.5, б), ромбовидные (рис. 9.5, в), продольно расчленные (рис. 9.5, г), образующие козлообразную конструкцию после погружения в результате несимметричного заострения, сваи с забивным оголовком (рис. 9.5, д) и булавовидные (рис. 9.5, ё). Забивной оголовок уплотняет грунт при погружении и сам передает часть нагрузки на основание. В некоторых случаях применение забивного оголовка позволяет увеличивать несущую способность Фундаментов в 1,5…2 раза. Конструкции свай, показанные на рис. 9.5, обладают повышенной несущей способностью по сравнению со сваями, имеющими постоянное поперечное сечение, однако их применение пока ограничено вследствие небольших объемов производства заводами строительных конструкций. Применяются сваи-колонны и забивные блоки (рис. 9.5, и, к).

Металлические сваи, как правило, имеют трубчатое сечение, так как их изготовляют из труб, реже — тавровое или двутавровое, а также более сложное сечение, создаваемое сваркой прокатных профилей.

Рис. 9.5. Конструктивные решения свай

Комбинированные сваи представляют собой конструктивные элементы, состоящие из различных материалов. Например, ниже уровня подземных вод часть сваи выполняют из дерева, а верхнюю — из железобетона. Иногда используют сваю, состоящую в верхней части из железобетонной оболочки большого диаметра, которая объединяет для совместной работы группу металлических свай, расположенных понизу. Комбинированные сваи применяют также в виде металлической трубчатой оболочки, которую для придания большей жесткости и прочности заполняют бетоном.

Способы погружения свай в строительстве

При закладке свайного фундамента одним из важных этапов работ является погружение свай. От выбора подходящей технологии зависит не только простота реализации проекта, но и длительность эксплуатации возводимого объекта. Поэтому к выбору следует подходить грамотно и учитывать все данные, полученные при инженерных изысканиях.

Классификация методов

Методы погружения подразделаются на ударные и безударные. Ударные применяются для забивки свай в плотные грунты или при значительных диаметрах опор. Они являются наиболее распространёнными благодаря высокой эффективности технологии и достижению максимальной несущей способности основания. Безударные способы применяются при монтаже фундамента в сыпучих неплотных грунтах или подтопляемых. Благодаря применению специальных технологий удаётся существенно упростить задачу погружения опор и при этом достичь прочности основания, сравнимой с ударными способами.

Погружение сваи вбиванием

Ударные способы бывают следующих типов:

Погружение свай безударным методом подразделяется на следующие типы:

Ударный метод

Технология ударного воздействия базируется на применении специализированных агрегатов – копров, которые оборудованы молотами, способными вбивать опоры в слои почвы. Сила удара молота о сваю сообщает ей поступательную энергию, под действием которой она заглубляется, вытесняя и уплотняя слои грунта. Площадь уплотнения оказывается равной примерно 2-3 диаметрам сваи и создаётся непосредственно в поле механического воздействия.

Виды ударных установок

Ударная установка может быть оснащена штанговым и трубчатым молотом. В штанговых машинах молот цилиндрической формы перемещается вдоль направляющих. При его падении на сваю в управляющей камере сгорания происходит повышение давления, в результате чего молот поднимается. Затем под действием силы тяжести он падает на сваю и цикл повторяется.

Трубчатый молот оснащён неподвижным цилиндром со специальной направляющей конструкцией, называемой шаботом. Ударная часть представляет собой поршень с головкой, который при сгорании топлива воздействует на сваю. Фиксация сваи выполняется наголовником, закрепляемым к молоту. Благодаря этому верхняя часть забиваемой опоры не повреждается под ударным воздействием, а сообщаемая энергия распределяется равномерно по её поперечной площади.

Для трубчатого молота важно подобрать наголовник с точно совпадающим внутренним размером сваи для забивки. Это позволит избежать перекосов опоры относительно вертикали при ударах молота уже после того, как была выполнена правильная установка.

Погружение заранее изготовленных свай способно существенно ускорить процесс их забивки и, соответственно, закладки фундамента при любых температурах окружающей среды.

Ударные методы погружения заранее изготовленных свай

Погружение свай осуществляется специальными ударными самоходными или рельсовыми установками, поэтому перед проведением работ необходимо разровнять строительную площадку. Крепление сваи в вертикальном положении осуществляется на копры. Внешне они представляют собой стрелы, которые позволяют поднимать и закреплять свайные опоры.

Процесс забивки на начальных этапах производится медленно, так как необходимо задать свае направление движения без допущения даже минимальных ошибок. Когда она погрузится в грунт на достаточную глубину, начинают установку работать с постепенным повышением скорости вбивания до максимально возможной. Процесс забивки считается завершённым, когда опора погружена на проектную глубину или если же при работе молота в течение некоторого времени никаких изменений в её положении не наблюдается.

Ударный метод забивки является весьма распространённым в строительстве различных объектов, так как отличается относительной простотой, возможностью получения высокопрочного фундамента, высокой скоростью строительства. Особенно он эффективен при возведении домов с большой площадью, так как снижаются финансовые и трудовые затраты.

Вибрационный метод

Погружение свай вибрационным методом основано на снижении сопротивляемости грунта за счёт сообщения свайной конструкции механических вибраций. В результате удаётся достигать снижения трения при погружении, за счёт чего снижается вдавливающее усилие в несколько раз, если сравнивать с ударным методом. Уплотнение грунта в данной ситуации увеличивается максимум до 3 диаметров свай.

Принцип вибрационного метода

Вибропогружатель представляет собой специальную электромеханическую установку, работающей по принципу создания дисбаланса вибратора: горизонтальные центробежные силы полностью исключаются, а вертикальные складываются. В результате амплитуда вибраций и масса системы позволяют разрушать структуру грунта любой плотности с созданием необратимых деформаций, приводящих к снижению его плотности. Частота колебаний составляет примерно 400-450 в минуту. Диаметры погружаемых свайных опор могут составлять более 1 м.

Чтобы обеспечить надёжное закрепление свай в грунте вибрационным методом, примерно за 25-20 см до достижения расчётной глубины прекращают использование низкочастотной вибрации и используют ударный метод погружения.

Погружение лёгких свай с длиной до 3 м в неплотные почвы требует применения высокочастотных колебаний (более 1,5 тысячи в минуту). Это позволяет ускорить их погружение без потерь несущей способности.

Работа вибрационных установок

Наиболее распространёнными вибромолотами являются пружинные. При вращении дисбалансных валов в противоположных направлениях создаются периодические колебания. Если уменьшается зазора между сваей и ударником возбудителя вибраций до уровня ниже амплитуды колебаний, то ударник начинает удары по оголовнику сваи. Это позволяет вибромолотам настраиваться на режим работы автоматически, то есть повышать энергию, сообщаемую забиваемой опоре в моменты прохождения более плотных слоёв грунта.

Масса молота должна быть не меньше 50% веса сваи, в среднем она составляет от 0,65 до 1,35 т.

Основные сферы применения вибрационного метода

Вибрационные методы погружения свай оптимально применять в пересыщенных влагой песчаных грунтах. Если количество влаги минимально, то потребуется дополнительное использование буровых установок.

Для проходки почв с преобладанием глинистых слоёв требуется повысить частоту колебаний. При этом показатель плотности грунта должен быть в пределах 0,25-0,75.

Вибрационные установки в условиях плотной застройки следует использовать только в нерезонансных режимах. То есть частота колебаний должна быть в пределах 40-50 Гц.

Виброударный метод

Погружение забивных свай виброударным методом основано на одновременном воздействии на них вибраций и ударов молота в сочетании с использованием статического пригруза.

Конструктивно установка отличается от ударной и вибрационной, так как имеет две рамы, на одной из которых находится электрогенераторный агрегат с лебёдкой и двумя барабанами, а на второй – направляющая стрела с вибропогружателем и блоками.

При установке вибровдавливающего агрегата на рабочее место, вибропогружатель спускают вниз и при помощи наголовника соединяют со сваей, а затем поднимают. Сваю позиционируют в правильном положении относительно места забивки. В момент начала работы вибропогружателя свайная опора начинает погружаться в грунт за счёт собственного веса и вибропогружателя, а также создаваемых колебаний. Одновременно с включёнными вибрациями работает также и ударный молот. Это позволяет существенно упростить заглубление сваи, в сравнении с ударным или вибрационным способом.

Погружаемые сваи могут быть длиной до 6 м. При больших длинах возможно повреждение свайных опор и существенное усложнение позиционирования направления погружения под заданным углом относительно вертикали.

Безударные методы

Безударные способы основаны на достижении умягчения грунта, использовании специальной конструкции опор либо упрощении погружения свай. Данные методы позволяют существенно упростить трудозатраты на погружение опор фундаментов в среднем на 20-40%.

Метод завинчивания

Технология завинчивания применяется для заглубления винтовых свай. Их лопастная конструкция позволяет при сообщении вращательного момента углублять свайные опоры в грунт даже без применения спецоборудования и тягачей.

Посмотрите видео о том, как происходит процесс монтажа опоры с помощью ввинчивания в грунт.

Метод используется в тех случаях, когда требуется возвести малоэтажное здание, мачты, линии электропередач и другие сооружения в условиях неплотных или подтапливаемых грунтов. Технология относительно простая и может применяться в условиях любого климата.

Винтовые сваи обычно изготавливают из стали или железобетона. Нижняя часть имеет уширение за счёт установленных лопастей, что придаёт завинченной опоре дополнительную стойкость к сдвиговым и выдёргивающим силам. Сваи можно вкручивать без проблем даже в условиях плотной застройки, не беспокоясь за возможное проседание грунта под возведёнными объектами.

Метод подмывания грунта

Установка свай методом подмывания грунта применяется для заглубления опор в сыпучих и рыхлых слоях. Наибольшая эффективность достигается при необходимости погружения свайных конструкций с большим диаметром и/или длиной.

Схема подмывки грунта

Технология заключается в размытии грунта под высоким напором воды, подаваемой по трубам с диаметром 38-62 мм в направлении заглубления сваи. Плотность грунта снижается за счёт разрыхления и вымывания, а поднимающаяся на поверхность вода размывает стенки и уменьшает боковое трение погружаемой конструкции о проходимые слои почвы. Путь сваи освобождается под собственным весом, а грунт вымывается на поверхность.

Трубки для подачи воды могут находиться сбоку или по центру сваи. Боковая водяная струя является наиболее выгодной, так как позволяет существенно облегчить процесс заглубления за счёт снижения влияния бокового трения. Крепление трубок выполняют так, чтобы их концы находились выше острия свайных опор на 300-400 мм. Минимальное давление воды составляет 500 кПа.

Способ подмыва грунта категорически запрещается применять, если в результате инженерных изысканий было выяснено, что присутствуют проседающие слои почвы либо поблизости построено здание, которое может быть разрушено.

Во время подачи воды могут ухудшаться несущие способности плотного слоя, поэтому подмыв грунта останавливают за 50-200 см до достижения заданной проектной глубины.

Метод электроосмоса

Технология установки свай методом электроосмоса основана на погружении двух свай с подключением одной к отрицательному полюсу электросети, а второго – к положительному. В результате такого подключения влага начинает скапливаться вблизи отрицательно заряженной опоры, облегчая ей погружение. Дополнительно для ускорения заглубления можно использовать забивную установку.

После отключения тока несущие способности грунта полностью восстанавливаются. Уровень влажности выравнивается до прежнего состояния.

Метод вдавливания

Технология вдавливания свай эффективно применяется для опор небольшой длины от 3 до 5 м и с трубчатым сечением. Погружение свай осуществляется путём воздействия статической нагрузки.

Посмотрите видео, как происходит процесс вдавливания железобетонных опор.

Сначала выполняется установка опоры в нужное положение, на верхнюю часть закрепляют оголовок, а затем посредством воздействия стрелы агрегата базовой машины производится погружение. Одновременно с вдавливанием может прикладываться и вибрационное воздействие.

Перед вдавливанием в грунты с высокой плотностью необходимо пробурить небольшую скважину, задающую направление для движения сваи.

Усилие вдавливания обычно составляет в пределах до 350 кН. Максимальная длина сваи достигает 6 м.

Схемы погружения свай

Любой метод погружения свай должен быть применен с определённой последовательностью, которую определяет заранее составленная схема. Расположение опор определяется данными изысканий, конструкцией возводимого объекта, а также планом участка. Кроме того, грамотно составленная схема позволит обеспечить минимальные передвижения техники и существенно ускорить процесс строительства.

Рекомендуем посмотреть видео, подробно показывающее процесс монтажа поля опор.

Схема наполнения свайного поля может быть следующего типа:

Рядовая. Отличается простотой планирования и реализации. Данная схема считается наиболее эффективной при строительстве на песчаных и гравийных грунтах, отличающихся сыпучестью. Ограничением применения являются плотные почвы, в которых наблюдается повышенная связь частиц и велика вероятность усадок.
Спиральная. Такая схема применяется при кустовом размещении свайных опор. Может быть реализована двумя способами: с расположением свай по спирали от периметра здания к центру либо наоборот. Благодаря этому достигается равномерное распределение нагрузки на почву, существенно снижается вероятность усадок или создания уплотнений.
Секционная схема используется на участках с плотным грунтом. Реализуется следующим образом: забивается две сваи, затем пропускается ряд и устанавливаются снова две сваи и так проходят всё свайное поле в одном направлении через ряд, а затем его меняют и устанавливают опоры в пропущенных рядах. На рыхлых почвах такая схема неприменима.

Заключение

Мы постарались описать основные варианты погружения свай ударными и безударными методами, проиллюстрировать их преимущества и недостатки. Проанализировав данные рекомендации и советы по технологии установки свайного поля по нескольким видам схем, вы сможете самостоятельно спроектировать основание собственного дома.

Способы погружения свай

Погружение свай: способы

При возведении больших построек, крупных объектов чаще всего выбором становится свайный фундамент. Он пригоден для любых типов почвы, обеспечивая надежность базовой конструкции. Возведение сооружения осуществляется быстрее, чем при укладке ленточного или любого иного базиса, на котором в будущем будет возводиться дом.

Производится по разным методикам:

ударная;

вибрационная;

вдавливающая;

завинчивающая.

При техниках разных видов возникает комбинированная методика:

виброударная;

вибровдавливающая;

погружающая, подмывающая грунтовые слои;

погружающая, использующая электроосмос.

1. Удары

Сильные удары передают поступательную энергию, в результате чего пронзается грунтовая толща, выдавливая часть земли наружу, попутно создавая плотную подушку. Она укрепляет место и делает фундамент более прочным. Чтобы воспользоваться данной техникой, необходимо задействовать на стройплощадке тяжелые, сложные механизмы – рельсовые или самоходные ударные установки.

Рабочие элементы удерживают строго вертикально при помощи своеобразных стрел – копров. Первоначально погружение свай происходит медленно, постепенно, без резких рывков или качков. Это обязательное требование – соблюдение жесткого контроля правильного угла наклона. Малейшее отклонение от норматива приводит к браку.
Воздействие осуществляется при помощи штангового или трубчатого молота. Обладая одинаковым весом, молот трубчатый, в отличие от штангового, имеет трехкратно большую силу. От мощных толчков и постукиваний конструкция способна разрушиться. Чтобы этого не случилось, используется специальный предохраняющий наголовник.

Заглубление ведется до момента достижения проектной глубины, вычисляемой на стадии гидрогеологических изысканий. Для Подмосковья средняя глубина составляет 2-3 метра, для влажных песчаников некоторых регионов может достигать 8 метров. Не экономьте на предварительных работах, это в будущем упрощает проведение строительства.

Преимуществами метода считаются:

возведение сооружений возможно на любых почвах;

этап строительства ведется быстро, с высокой производительностью;

несущие свойства фундамента усиливаются благодаря уплотнению земельной «подушки» порядка 20-30 сантиметров вокруг рабочей зоны;

климатические и погодные капризы никак не влияют на качество и сроки.

2. Вибрация

За счет передаваемой вибрации на погружаемую опорную конструкцию происходит снижение силы трения и сопротивления. Использование вибрационной техники требует меньших усилий, что уменьшает и трудозатраты. Вибрационный способ, аналогично ударному, позволяет уплотнить «подушку» радиусом 15-30 сантиметров. Это придает дополнительную несущую прочность несущим конструкции.

При монтажных манипуляциях используются вибропогружатели, передающие механические сотрясения через защитный наголовник на объект приложения силы. Вибрация всегда носит строго определенную частоту, превращая любой грунт в «плывучий». Результатом становится достаточно быстрое и плавное погружение свай под собственной тяжестью. Чем длиннее и тяжелее элемент, тем ниже будет частота, чем легче и короче – тем выше (до 1 500 колебаний в течение минуты).

Работа начинается с фиксации исходного положения вибропогружателя и крепежа монтажного элемента для придания вертикализации. Перед началом монтирования необходимо произвести пробный запуск дорогостоящего оборудования, чтобы выявить возможные отклонения от вертикали. Сложными машинами обязаны управлять только квалифицированные рабочие. Вибропогружатель можно арендовать, снижая его стоимость. Опытные операторы всегда сопровождают ценную машину, их услуги включены в финальную цену.

Методика вибрации всегда востребована в зоне строительства на территориях, где много песчаника, а также существует избыточное водонасыщение. Процесс занимает 3,5-7 минут. При большой плотности, малой влажности земли технология применяется с оговоркой о необходимости предварительного бурения скважин. Наличие глины или тяжелых суглинков в обязательном порядком требует переходить на ударную методику при критерии недостижения плановой глубины не более 30 сантиметров.
Из минусов – плотная городская застройка диктует необходимость вести все манипуляции в режимах без резонанса с частотой колебаний, не превышающей 50 Гц.

3. Виброудары

Погружение свай складывается из применения ударной и вибрационной нагрузок. Оно происходит под воздействием колебаний/ударов, благодаря чему фиксация проходит быстро и просто. Методика хорошо востребована на плотных почвах, где ведение работ по другим протоколам не столь эффективно.

Виброударный способ осуществляется двухрамной установкой. На первой раме крепится ударник с электрогенератором, на второй – вибропогружающая стрела. Зацепившись наголовником, будущая опора позиционируется, включается механизм. Для этого метода оптимальная глубина составляет не более 6 метров.

4. Вибровдавливание

Рассчитано на погружение свай 6-метровой (или меньше) длины за счет вибровдавливающей техники. Углубление происходит за счет статистического пригруза и вибрации. Механическая установка запитывается к электрическому генератору экскаватора/трактора, процесс осуществляется лебедкой с двумя барабанами, направляющей стрелой, оснащенной вибропогружателем и блоками вдавливающего каната.

Вибровдавливатель должен занять рабочее положение. Крюк располагается четко над местом проведения манипуляций. Подняв защищенную наголовником опорную часть, вибропогружатель фиксирует ее. Медленно, из-за вибрационного движения низкочастотного погружателя с плитой на рессорах, собственного веса, габаритной массы вибровдавливателя, электрогенератора и ударной нагрузки, передающимся через вдавливающий канат от погружателя, монтажные элементы достигают проектной глубины. Установка не требует заблаговременного устройства путей перемещения и ничего не разрушает. Достоинством подобного способа являются простота доставки техники до стройплощадки, а недостатком – невысокая работоспособность из-за ограниченного маневрирования.

5. Вдавливание

Вдавливание получило значительное распространение при возведении сооружений высокой прочности в сжатые сроки. Демонстрирует хороший результат на крайне плотных и твердых землях (исключение – скальные породы) с использованием элементов трубчатого или сплошного сечения (длина – от 3 до 5 метров). Воздействие ведется при помощи статической нагрузки. Вдавливание востребовано за счет высокой экономичности, постоянной возможности компьютерного мониторинга, повышения прочности и несущей способности, отсутствия раздражающих шумов. В рабочем процессе задействуется специальные тяжелые машины, занимающие много места, поэтому вдавливание пригодно лишь при наличии на территории стройки участков со свободной площадью не менее 500 квадратов.

Погружаемое основание фиксируется в направляющей стреле строго по вертикали при помощи зажимов. Вручную установка выравнивается, опора вдавливается. После вхождения на метровую глубину «голову» охватывают оголовником, передающим давление генераторного устройства на блочную систему, и производя погружение свай все глубже. В ситуации невозможности достичь проектную глубину с первого раза, свайное основание приподнимается спецоборудованием и вновь опускается, продолжая процесс вдавливания. Процедура может повторяться многократно.
Освободив устройство от анкерных пригрузов, машина перемещается к последующему месту. Для ускорения перемещений, осуществляющихся достаточно медленно, задействуют самоходные шасси. При небольшой стоимости виброустановки у нее есть недостатки, заключающиеся в необходимости дополнительного оборудования и длительного времени подготовки заглубления.

6. Завинчивание

Методика подходит только для винтовых опорных сооружений, состоящих из стального наконечника с лопастями, обеспечивающими ввинчивание. Основной ствол состоит из железобетона или стали. Такая технология востребована при возведении объектов, подвергающихся большой нагрузке (мосты, линии электропередач). Идеальными считаются грунты неплотные либо подтапливаемые, климатический пояс не играет никакой роли. При монтаже фундаментальной части дома не имеет значения плотность зоны застройки, работа ведется точечно, без звуковых и вибрационных эффектов.

Ввинчивание осуществляется при помощи оборудования, закрепленного на раме автотягача. Осуществляется заглубление опорных элементов. Оборудование выдает крутящий момент, который через трансмиссию заглубляет все путем вращения. Когда грунтовая поверхность плотная, разрешено немного приподнять винтовую конструкцию и повторно запустить механизм.

7. Подмыв

Почвенный подмыв на рыхлых, сыпучих песчаниках и супесчаниках необходим для конструктивных элементов большой длины и значительного диаметра. Внимание! Этот метод категорически нельзя использовать на грунтах с высокой возможностью просадки. Это может быть чревато просадкой других близлежащих построек. Подмыв основывается на пропитывании земли водой, в результате чего увеличивается сила скольжения, опоры легко заглубляются под воздействием собственной массы и тяжести рабочего инструмента.

В свайный наконечник и боковые стенки монтируются трубки, через которые жидкость, подающаяся под давлением, поступает в почвенный слой. Из-за свойств воды земля умягчается, становится рыхлой, постепенно вымываясь. Сопротивление ослабевает, между тем вода, продолжая свою кропотливую работу, размывает все вокруг стенок. Сила трения снижается.

Трубки с водой имеют диаметр от 38 до 62 миллиметров. Размытие боковое происходит за счет попадания воды под давлением из 2 или 4 боковых трубок, расположенных на 40 сантиметров выше острой части. Сила трения падает, составляя конкуренцию центральному подмыву через трубочки на основании наконечника.
Такая обработка скважин не позволяет говорить о высоких несущих качествах, поэтому для усиления надежности применяют комбинацию с ударной технологией. По факту расходы падают, а надежность строящегося фундамента заметно возрастает.

8. Электроосмос

Электроосмос является хорошей альтернативой традиционному монтажу фундамента, значительно упрощающей деятельность операторов сложной техники. Идеально подходит для суглинков и глины, отличающихся значительно плотностью и водонасыщенностью. Две опоры соединяются в электросеть. Уже погруженная выступает в роли анода, а вторая, еще только взятая для монтажа, становится катодом. Из грунта вокруг анода убирается влага, конденсируясь в зоне подле катода. Влажные грунтовые слои снижают сопротивление и позволяют осуществить запланированное методами удара или вдавливания.
Как только ток заканчивается, свойства почвы мгновенно восстанавливаются.

9. Буронабивная технология

Эта технология стоит особняком, имея опосредованное отношение к погружной технике. Рабочие основания создаются сразу на участке путем заливания бетоном арматурного ствола в заранее сформированной скважине, проделанной при помощи множественных ударов или вращательного бура.

Свайные буронабивные опоры создаются:

обсадными трубами. В скважину ставится трубка, фиксирующая стенки от осыпания. Затем делается каркас из железа, куда вливается бетон. В зависимости от типа использованной трубы ее можно демонтировать или не убирать из скважины. Технология пригодна для любых гидрогеологических условий;

без труб. Бетон заполняет скважину в процессе бурения, параллельно укрепляя ненадежные стенки и беря на себя обсадную функцию. Внутрь бетонной болтушки помещается арматурный каркас. Чтобы заливка внутри была равномерной, используются специальную заливочную трубку с вибратором.

Схемы создания свайного поля

Подведем итог

Возведение фундаментального основания – важный процесс. Он требует всестороннего изучения особенностей земельного надела, специфики возводимой постройки. Погружение свай по определенному методу во многом определяет надежность и долговечность будущего строения.
Все методики, нацеленные на погружение свай, имеют пару общих моментов.

Первое. Перед монтажом необходимо проведение тщательных расчетов и исследований.

Второе. Управление специальными машинами при создании свайного поля осуществляют только профессионалы.

Технология забивания свай

Возрастающие темпы строительства многоэтажных комплексов и производственных объектов диктуют необходимость разработки новых способов, которые позволяют возводить фундаменты. Широко распространен универсальный свайный фундамент, постройка которого отличается быстрыми сроками и приемлемыми затратами. Колонны позволяют сформировать надежное основание, не зависящее от состояния и перепадов уровня грунта. Важный момент – выбор способа монтажа опор. Приобретает популярность вдавливание свай, позволяющее обеспечить устойчивость свайного фундамента.

Погружение свай методом статического вдавливания – бесшумная технология, обеспечивающая повышенную надежность возводимых строений и позволяющая применять меньшее количество элементов за счет дополнительного уплотнения грунта при статическом погружении. Применяется при выполнении работ в густонаселенных пунктах, в которых проблематично использовать длительный и шумный метод – погружение свай забивкой.

Метод погружения вдавливанием применяется на плотных по структуре грунтах

Рассмотрим, для чего применяется статическое вдавливание свай. Остановимся на видах опор, технологии выполнения работ, применяемом оборудовании.

Для чего нужно задавливание свай

Погружение свай вдавливанием является специальным методом скоростного строительства фундаментов в условиях населенных пунктов и проблемных почв. Область применения технологии:

постройка объектов в непосредственной близости от ветхих зданий и разрушающихся объектов;
возведение строений в центрах отдыха, курортных зонах;
устройство фундаментов при невозможности использования для забивки ударного оборудования;
выполнение работ рядом с многоэтажными зданиями;
осуществление строительных мероприятий в зонах с возможными подвижками грунта;
постройка сооружений на наклонных строительных площадках;
строительство объектов рядом с памятниками архитектуры, расположенными в исторических центрах.

Технология используется при возведении высотных зданий, торговых центров, парковок автомобильного транспорта, расположенных выше и ниже нулевой отметки. Силовой метод широко используется также при возведении объектов промышленной сферы.

В процессе погружения острия конструкций в почву, грунт дополнительно уплотняется

Он позволяет производить строительство фундамента в особых условиях:

При наличии в зоне площадки агрессивных вод.
На проблемных грунтах, склонных к пучению.
В непосредственной близости от действующих скважин и подземных разработок.

Благодаря исключению знакопеременных нагрузок и силовому воздействию обеспечивается бесшумность процесса, сохраняется целостность рядом расположенных объектов. Это значительно расширяет область применения прогрессивной технологии, которая постепенно заменяет вибропогружение свай и ударные методы забивки.

Вдавливаемые сваи – разновидности

Опорные элементы отличаются:

размером сечения;
длиной;
массой;
материалом;
армированием;
наличием полости.

Метод погружения свай может разниться

Технология позволяет осуществлять статическое вдавливание различных видов опор:

Цельных – квадратного сечения со стороной квадрата до 40 см.
Квадратных – с полостью круглого сечения внутри опоры.
Опорных элементов с прямоугольным сечением.
Круглых – с внутренней полостью.
Тонкостенных – оболочкового типа (обсадных).
Трубчатых и тавровых.

Опоры изготавливаются из различных материалов:

Методом силового воздействия на глубину более 45 м вдавливаются составные элементы, что невозможно осуществить вибропогружателем или используя устройство для забивания свай. Опора подбирается в зависимости от особенностей грунта, несущей нагрузки, прилагаемого усилия, позволяющего осуществить погружение свай методом статического вдавливания.

Методы и технология выполнения работ

Погружение свай методом статического вдавливания отличается технологическими нюансами. Они зависят от особенностей свайного поля, конструктивного исполнения опор, вида грунта, характера выполняемых работ и конкретных условий строительной площадки.

Наиболее оперативными и производительными являются кустовой и линейный метод

Различают следующие способы силового погружения:

Локальный или точечный метод. Используется при необходимости вдавливания опор на расстоянии более метра от существующих коммуникаций или инженерных объектов. Применяется при восстановлении аварийных оснований, реконструкции сооружений, выполнении работ внутри объектов. Технология обеспечивает щадящий режим погружения, обеспечивающий целостность рядом расположенных строений. Процесс отличается малой производительностью, составляющей до 15 колонн за смену.
Линейный метод. Используется на открытых строительных площадках и позволяет выполнять однорядное расположение. Оборудование перемещается вдоль продольных осей свайного поля и обеспечивает максимальную эффективность вдавливания при возведении объектов промышленной сферы, сооружении конструкций гидротехнического назначения.
Координатный способ. Предусматривает многорядное размещение опорных элементов на свайном поле. Технология предусматривает последовательное перемещение специального оборудования для статического вдавливания по продольным и расположенным к ним перпендикулярно рядам опор будущего свайного фундамента. Особенность метода – повышенная производительность вдавливания, превосходящая вибропогружение свай на 40%.

Такая технология по эффективности превосходит погружение путем забивки.

Вдавливание свай — технология, которая применяется для строительства самых различных объектов

Процесс подготовки оборудования включает следующие этапы:

Подготовку сваевдавливающего оборудования к выполнению работ согласно требованиям эксплуатационной документации.
Проверку плотности грунта, горизонтальности площадки и отсутствия посторонних предметов, затрудняющих выполнение строительных мероприятий.
Контроль соответствия предварительно выполненной разметки свайной площадки требованиям, заложенным в проекте.
Установку гидравлического оборудования, такелажной оснастки и необходимых технологических устройств.
Перемещение установки с помощью крана на исходную точку строительной площадки.
Контроль горизонтальности расположения установки, соответствия координат рабочего органа и участка погружения.
Последовательную загрузку контргрузов с противоположных сторон рабочей платформы и проверку стабильности расположения установки.
Подключение кабеля электрического питания, приведение в рабочее положение гидравлического узла.
Перемещение элемента в рабочую зону и фиксация в гидравлическом приспособлении.
Опускание опоры с последующим перемещением гидравлического узла по вертикали и циклическим вдавливанием с одновременным уплотнением почвы.

Применяемое технологическое оборудование значительно уплотняет почву в зоне контакта, обеспечивая повышенную несущую способность фундамента. Это принципиальный момент, по сравнению с оборудованием ударного и вибрационного действия, которое забивает сваи, не обеспечивая требуемую жесткость опоры.

Для осуществления процедуры погружения конструкции, используются сваевдавливающие машины или как их ещё называют гидравлические копры

Оборудование, производящее статическое вдавливание свай

Не все знают, как называется машина, которая статически вдавливает элементы свайного фундамента. Процесс силового погружения конструктивных элементов фундамента в грунт осуществляется специальным оборудованием:

сваевдавливающими машинами, известными также как гидравлические копры. Оборудование не нуждается во вспомогательных механизмах и функционирует самостоятельно. Поставляется на строительную площадку в разобранном виде и собирается из отдельных агрегатов. Конструкция позволяет выполнять поставленные задачи и перемещаться по свайному полю, имеющему наклон до 15%;
сваевдавливающими установками. Агрегат конструктивно отличается от сваевдавливающей машины, имеет невысокую стоимость. Он циклически перемещается на следующую позицию с помощью специального оборудования. Установка может монтироваться на самоходное шасси, что сокращает строительный цикл. Требует подготовки площадки и обеспечения горизонтальности.

Повышенную эффективность выполнения работ обеспечивает гидравлический копер, включающий следующие конструктивные элементы:

Опорную раму, выполняющую функцию подвижного шасси.
Грузоподъемное устройство, обеспечивающее перемещение колонн к рабочему органу.
Зажимной узел, осуществляющий фиксацию с помощью гидравлических захватов.
Силовой блок, производящий статическое погружение элементов фундамента.
Грузовую раму, необходимую для размещения анкерных грузов.
Гидравлическую станцию, создающую требуемое давление для выполнения работ.

Машина более оперативно устанавливает конструкции, а также имеет гидравлические цилиндры, которые отлично справляются с погружением свай в площадку

Агрегаты статического погружения имеют ряд преимуществ:

не создают при работе шума и вибрации в отличие от установки, которая забивает опоры ударным или вибрационным способом;
отличаются повышенной производительностью, которую не может развить машина для забивания свай;
не требуют специальной подготовки строительной площадки, необходимой для формирования свайного поля;
позволяют выполнять работы на подвижных почвах с близким расположением водоносных слоев, где проблематично использовать другие технологии;
позволяют создать надежный свайный фундамент, используя меньшее количество опорных элементов;
обеспечивают целостность силовых опор, которые могут разрушаться при погружении ударным путем или вибропогружателем;
гарантируют повышенную точность углубления, контролируемую компьютерной системой.

К основным недостаткам относятся:

Увеличенные габариты оборудования, не позволяющие производить работы на малых стройплощадках.
Необходимость использования техники, доставляющей сваевдавливающее оборудование к месту работы.
Повышенная стоимость вдавливания по сравнению с ударным или вибрационным методом.

Заключение

Статическое вдавливание свай является прогрессивным строительным приемом. Технология позволяет за ограниченное время, без специальной подготовки площадки сформировать надежное основание, используя уменьшенное количество расходного материала. Отсутствие шума и вибрации обеспечивает благоприятные условия для выполнения работ, позволяет производить обустройство свайных фундаментов в городской черте. Опытные специалисты обеспечат качество работ, используя современное оборудование.

8 способов (методов) погружения свай в грунт

Даже самый отдаленный от темы строительства человек понимает, что основой любого здания является фундамент, и осознает, что от его надежности и правильности исполнения зависит долговечность и прочность постройки. Когда речь идет о строительстве больших домов и ответственных объектов, выбирают обычно свайный фундамент. Его можно использовать на любых типах грунта, он обеспечивает постройке максимальную надежность, да и на монтаж такого фундамента времени уходит меньше, чем на возведение ленточного или любого другого типа основания. Для свайного фундамента используются разные типы свай и разные способы их погружения. Выбор зависит от типа грунта, расположения рядом других объектов, характера строения, длины свай и массы других факторов. Разберемся, какие способы погружения свай в грунт существуют, и когда лучше применять тот или иной метод.

Для начала несколько слов о видах свай. Они бывают набивными и забивными. Первые получаются в результате установки арматурного каркаса в заранее подготовленную скважину и последующей заливкой бетоном. Забивные сваи привозятся на место установки уже готовыми, для их транспортировки непосредственно к точке погружения используют крановые установки. Когда говорят о погружении, имеют в виду именно забивные сваи.

Погружение свай в грунт производят различными методами:

Комбинирование некоторых из этих способов позволяет говорить о нескольких смешанных методах погружения свай:

виброударный;
вибровдавливание;
погружение с подмывом грунта;
погружение с использование электроосмоса.

Разберемся с основными тонкостями каждого метода.

№1. Ударный способ погружения свай

Ударный метод предполагает передачу свае поступательной энергии, благодаря которой она погружается в толщу грунта, вытесняя его часть наружу или уплотняя его. Для этого используют сложные и тяжелые механизмы – ударные самоходные или рельсовые установки. Для их передвижения по строительной площадке необходима ровная поверхность, поэтому предварительно территорию необходимо выровнять. Свая удерживается в вертикальном положении благодаря копрам, своеобразным стрелам.

На первых этапах погружение осуществляется медленно, чтобы можно было контролировать правильный угол наклона. На саму сваю воздействует штанговый или трубчатый молот. При одинаковом весе трубчатый молот имеет в 2-3 раза более высокую силу удара, чем штанговый. Чтобы сваебойное оборудование не разрушило сваю, применяется специальный наголовник. Погружение продолжается до тех пор, пока свая не достигнет проектной глубины.

К главным преимуществам метода относят:

возможность проведения работ на любом типе грунта;
высокая скорость и производительность монтажных работ;
повышение несущих свойств фундамента, так как сваи, погружаясь в грунт, уплотняют его в зоне на 2-3 диаметра вокруг себя;
работы можно проводить практически в любую погоду.

№2. Вибрационный способ погружения свай

Благодаря вибрации, которая передается на сваю специальным оборудованием, значительно снижается сила трения и сопротивление грунта. Именно поэтому для погружения сваи на проектную глубину зачастую потребуется гораздо меньше усилий, чем при забивке. Нельзя забывать, что при вибрировании так же, как и при ударном способе, осуществляется уплотнение грунта примерно на 1,5-3 диаметра сваи (все зависит от типа грунта), так что можно говорить о появлении дополнительных несущих способностей.

Данный способ предусматривает использование вибропогружателей. Такие установки через наголовник передают на сваю механические вибрации определенной частоты. Благодаря подобному влиянию грунт становится как бы плывучим, и свая начинает погружаться под действием собственного веса. Если речь идет о длинных тяжелых сваях, то используют низкие частоты, для легких небольших свай больше подойдут высокие частоты (более 1500 колебаний в минуту).

Процесс погружения начинается с установки вибропогружателя в исходное положение, крепления сваи и ее выравнивания по вертикали. Перед началом работ рекомендуется выполнить пробное включение, чтобы убедиться в отсутствии отклонений от вертикали. Подобное оборудование стоит дорого, да и управлять им должны квалифицированные специалисты: цена на вибропогружатель, точнее стоимость его использования, будет ниже, если воспользоваться услугами аренды. В Москве и по всей России аренду таких установок предлагает ГК «Буровые Технологии»: в стоимость включены услуги опытного оператора.

Вибрационный метод погружения свай рекомендуют использовать в следующих случаях:

песчаные и водонасыщение грунты. Сваи-оболочки, металлический шпунт и железобетонные сваи в этом случае погружаются со скоростью 3,5-7 м/мин;
на маловлажных и плотных грунтах способ также применим, но для этого придется предварительно пробурить скважину;
при погружении в глинистые и тяжелые суглинистые грунты за 15-30 см до достижения проектной глубины лучше переходить на ударный способ.

Учтите, что в условиях плотной городской застройки, вибрация должна использоваться только лишь в нерезонансных режимах. Желательно, чтобы частота колебаний была не выше 40-50 Гц.

№3. Виброударный способ

Как следует из названия, этот метод предполагает комбинирование вибрационной и ударной нагрузки. На сваю одновременно воздействуют и колебания, и удары, что позволяет ей быстро и относительно легко входить в почву. Такой способ используют на плотных грунтах, где иной метод окажется нерезультативным.

Установка, которая осуществляет виброударное погружение, имеет две рамы: на одной располагается электрогенераторный ударный аппарат, на второй – стрела с вибропогружателем. Вибропогружатель соединяется со сваей при помощи наголовника, далее происходит позиционирование сваи и запуск механизма. Подобным способом можно погружать сваи длиной до 6 м.

№4. Вибровдавливание свай

Этот способ комбинирует ударный, вибрационный способ и метод вдавливания. На сваю воздействуют сразу три силы. Установка, которой производят работы, состоит из электрогенератора (работает от тракторного или экскаваторного двигателя), двухбарабанной лебедки, направляющей стрелы с вибропогружателем и блоков, через которые к вибропогружателю подходит вдавливающий канат от лебедки.

В обозначенном месте вибропогружатель поднимает сваю и устанавливает ее на ту точку, где будет происходить погружение. Свая защищается наголовником. При включении установки свая начинает погружение под действием вибрации, собственным весом, массы вибропогружателя, массы трактора или другой техники, ударной нагрузки. Удобно, что для установки не надо готовить пути перемещения. Способ подходит для работы со сваями длиной до 6 м.

№5. Погружение свай вдавливанием

Метод вдавливания используется на особо твердых и плотных грунтах (за исключением скальных пород) для погружения свай сплошного и трубчатого сечения небольшой длины (3-5 м). В основе метода – воздействие на сваю статической нагрузки. При работах используется спецтехника, которая занимает достаточно места, поэтому реализация способа возможна только на участках, где в распоряжении есть хотя бы 500 м 2 площади.

Сначала сваю в вертикальном положении размещают в направляющей стреле установки, а свайный ствол фиксируют зажимами. Свая углубляется на метр, после чего на ее голову опускают оголовник, который и будет передавать давление на сваю через систему блоков от базовой машины (экскаватор, трактор). Это давление заставляет сваю постепенно погружаться в грунт. Если свая не может достичь необходимой глубины, с помощью оборудования ее немного приподнимают, снова опускают и продолжают вдавливание.

№6. Погружение свай завинчиванием

Метод используются для винтовых свай. Они состоят из двух частей: стальной наконечник с прилегающими к нему лопастями (обеспечивает легкое вхождение в грунт) и сам ствол сваи из стали или железобетона. Завинчивание используют при строительстве мостов, линий ЛЭП и прочих объектов с большой нагрузкой. Оптимально способ подходит для применения на неплотных или подтапливаемых грунтах, может использоваться в условиях любого климата. Винтовые сваи можно вкручивать даже в зонах с плотной застройкой.

Завинчивание происходит благодаря специальному оборудованию, которое устанавливается на раму автотягача. На приводе установки сваю крепят в инвентарной оболочке (не с помощью оголовника). Крутящий момент от оборудования благодаря трансмиссии переходит на сваю, она начинает вращаться и заглубляться в грунт. Если грунт слишком плотный, то допускается небольшое поднятие сваи и повторный запуск механизма. После того, как требуемая глубина достигнута, свая разжимается.

№7. Погружение свай методом подмыва грунта

Метод подмыва грунта используется на сыпучих и рыхлых грунтах (песчаные и супесчаные грунты) для установки свай большого диаметра и длины. Не допускается использовать метод на просадочных грунтах и при угрозе просадки близлежащих зданий. Способ основывается на смачивании грунта и последующем снижении силы трения, благодаря чему свая легко входит в грунт под действием собственной массы и массы молота, установленного на нее.

В наконечник или боковые стенки сваи встраиваются трубки, по которым подается вода под высоким напором (около 0,5 МПа). Под воздействием воды грунт становится более мягким, податливым, рыхлым и вымывается. Этот принцип нам знаком еще из песочницы. Сопротивление грунта свае снижается, вода также размывает прилегающие стенкам сваи слои грунта, снижая силу трения. Трубки подачи воды имеют диаметр 38-62 мм. Боковой подмыв (обеспечивается 2 или 4 трубками по бокам сваи, на 30-40 см выше острия) более эффективно снижает силу трения стенок сваи по сравнению с центральным подмывом (обеспечивается одно- или многоструйным наконечником по центру сваи).

Понятно, что о высокой несущей способности в этом случае речь не идет, поэтому часто способ подмыва комбинируют с ударным способом. В этом случае снижаются расходы и повышается надежность обустраиваемого фундамента.

№8. Метод электроосмоса при погружении свай

Метод электроосмоса нельзя считать самостоятельным – это, скорее, способ упрощения процесса погружения сваи. Хорошо подходит для плотных и водонасыщенных глинистых грунтов и суглинков. Суть метода заключается в соединении двух свай в электрическую сеть. Уже погруженная свая играет роль анода, а еще не забитая – катода. При включении тока грунт около анода теряет влагу – она переходит в зону около катода. В более влажный грунт, как известно, погрузить сваю намного проще. Погружение осуществляется ударным методом либо вдавливанием.

После того, как в сети пропадет ток, свойства грунта будут восстановлены в короткий срок, так что переживать по поводу несущей способности такого фундамента не стоит.

Буранабивной метод погружения свай

Оговоримся сразу, буранаибивной метод лишь косвенно относится к способам погружения свай, ведь в этом случае сваи создают сразу на участке, но коротко опишем и его. Сваи создают путем сооружения в заранее подготовленной скважине каркаса из арматуры, который потом заливается бетоном. Скважина создается с помощью ударного или вращательного бура.

Буронабивные сваи создаются одним из следующих способов:

обсадными трубами. В скважину устанавливается труба, которая защищает стенки от обваливания. Затем создается арматурный каркас и заливается подготовленный бетон. Сама труба может остаться в скважине или быть демонтированной. Естественно, в этих двух случаях необходимы разные трубы;
без обсадных труб. Бетонный раствор начинается вливаться в скважину по ходу ее бурения. Он укрепляет стенки и играет роль обсадной трубы. Далее в бетон помещается каркас из арматуры. Для более равномерного распределения бетона используют специальную трубу для заливки, с вибратором на конце.

Напоследок отметим, что сама схема погружения и последующего расположения свай также имеет большое значение:

рядовая схема предполагает равномерно удаленное расположение свай относительно друг друга. Подходит для песчаных и гравийных грунтов, не используется на плотных почвах, проста в реализации;
спиральная схема предполагает расположение свай от центра фундамента к его периметру по спирали. В этом случае можно говорить о максимально равномерном распределении нагрузки и снижении вероятности усадок;
секционная схема предполагает установку двух опор в одном ряду, последующий пропуск одного ряда и вновь установку двух опор. Так проходится все свайное поле, после чего в пропущенные ряды устанавливаются сваи. Вариант подходит для участков с плотным грунтом.

Сооружение фундамента – очень ответственный процесс, к которому необходимо подходить с пониманием особенностей почвы, специфики возводимого здания и рядом расчетов. Метод погружения вместе с другими факторами влияет на надежность фундамента, так что к его выбору необходимо относиться серьезно.