8 способов (методов) погружения свай в грунт

В данной статье будут рассмотрены технологии погружения железобетонных свай. Вы узнаете, как выполняется погружение свай методом ударной забивки, статического вдавливания и вибрационных воздействий. Также будет приведена последовательность выполнения работ по обустройству лидерных скважин и созданию буронабивных свай.

Свайный фундамент особенно необходим там, где состояние грунтов не позволяет выстроить надежное основание под здание другими способами. Сваи позволяют передать нагрузку от строения на более твердый грунт, находящийся на значительной глубине.

Наша компания осуществляет погружение железобетонных свай на любом участке, даже если он находится в районе с плотной застройкой и имеет различные геологические характеристики грунта (кроме скального).

Технология забивки железобетонных свай

Основными мероприятиями, отражающими весь технологический процесс, являются:

• Доставка железобетонных свай на место производства работ и их складирование. Сваи поставляются на объект в низкорамных полуприцепах, в которых они укладываются в 2-3 яруса. Во избежание сдвигов укладка закрепляется боковыми и продольными упорами и фиксируется с помощью стальных тросов. Между ярусами свай располагаются деревянные прокладки, которые гасят вибрации, возникающие во время транспортировки. Для разгрузки и складирования железобетонных конструкций на объекте задействуются стреловые краны соответствующей грузоподъемности.
• Составление плана производства работ: устанавливаются пути передвижения копровых установок по строительной площадке. Подбираются места обустройства расходных складов свай, они должны находиться в зоне досягаемости копровой установки, чтобы сваебой с помощью лебедки имел возможность подтянуть ЖБ сваю к месту забивки; Устанавливаются пути передвижения копровых установок по строительной площадке. Подбираются места обустройства расходных складов свай, они должны находиться в зоне досягаемости копровой установки, чтобы сваебой с помощью лебедки имел возможность подтянуть ЖБ сваю к месту забивки;
• Доставка и монтаж необходимого сваебойного оборудования (если Вы заказываете погружение свай у нас – этот пункт сводится к прибытию на место мобильной сваебойной установки). Колесные сваебойные машины (УСА, БМ-811) перебазируются на место строительства своим ходом, транспортировка гусеничных осуществляется с помощью тягачей, оборудованных траловыми прицепами.Колесные сваебойные машины (УСА, БМ-811) перебазируются на место строительства своим ходом, транспортировка гусеничных осуществляется с помощью тягачей, оборудованных траловыми прицепами.

Рис: Перевозка гусеничного сваебоя

• Разработка очередности забивки свай и схемы передвижения сваебойной установки. Схема забивки ЖБ свай подбирается на основе проектного плана свайного поля и характеристик почвы на территории объекта. В несвязном грунте применяется рядовая последовательность, при которой копр по очереди забивает все ряды свайного поля. В глинистой и суглинистой почве средней плотности реализуется спиральная схема, в высокоплотном грунте — секционная;
• Планировка строительной площадки (если это необходимо). Вертикальная планировка площадки предусматривает обустройство котлована на указанную в проекте глубину. Для его создания привлекаются гусеничные экскаваторы и грузовые машины для перевозки выработанной почвы. Также может использоваться грейдер, в таком случае извлекаемый грунт экскаватор выгружает на бровке котлована, после чего почва передвигается грейдером на место складирования, откуда разгружается по грузовикам для дальнейшей транспортировки. Разработка котлована проводится последовательно, ярусами глубиной в 1-1.5 метра;
• Разбивка осей свайных рядов с применением геодезических приборов.  Также размечаются базисные оси свайного поля (его крайние контуры) и нулевой уровень погружения свай (высота расположения их голов над почвой). Для выполнения разметочных работ используются обносные доски, между которыми натягивается мягкая проволока либо бечевка;

Рис: Схема разбивки свайного поля

• Осуществление пробной забивки. Пробная забивка свай необходима для выявления высокоплотных глубинных слоев грунта, которые могут стать помехой для реализации метода забивки. При их обнаружении принимается решение о выполнении последующих свайных работ с применением технологии лидерного бурения. Пробные сваи забиваются в количестве 4-6 штук на противоположных участках и в центре свайного поля.
• Последовательная забивка свай.

Смотрите так же:

Непосредственная забивка железобетонных свай состоит из следующих этапов:

• На стволе сваи с шагом в 1 метр с помощью краски наносятся размерные отметки, по которым инженеры визуально определяют уровень погружения конструкции;
• Находящаяся на расходном складе свая зацепляется с помощью лебедки копровой установки (на самой свае расположены монтажные петли под грузовой крюк), после чего копр подтягивает столб к месту погружения;

Рис: Схема строповки свай

• Выполняется строповка сваи. Конструкция фиксируется за верхнюю монтажную петлю с помощью карабина лебедки стрелового крана, дополнительно закрепляясь скобой страховочного стропа в нижней части;
• Свая поднимается в воздух, перемещается в вертикальное положение и упирается острием грунт, после чего ее верхняя часть подводится под наголовник дизельного молота;
• Молот опускается по копровой мачте и фиксируется на свае, производится корректировка положения столба и сопоставление его вертикальной оси с осью ударной части дизель-молота;
• Оператор копрой установки запускает дизель-молот. До тех пор, пока столб не погрузится в почву на глубину 1.5-2 метров, молот наносит удары с амплитудой движения в 30-40 сантиметров с мощностью в 25-30% от максимальной. Такие удары выполняют направляющую функцию;

Рис: Установка сваи в исходное положение

• Далее дизель-молот начинает работать на полной мощности, осуществляется погружение сваи до наступления рассчитанного в проекте отказа. Во время забивки постоянно проверяется вертикальность вхождения столба в грунт, при выявления отклонений от вертикальной оси его положение корректируется с помощью оттяжки тросом либо боковых упоров.

Важно! Если проектный отказ сваи не удается получить с первого раза (причиной тому может стать чрезмерное уплотнение грунта), столб оставляется на 3-7 дневной «отдых», в процессе которого грунт под острием разуплотняется, после чего свая добивается повторно.

Рис: Забивка железобетонных свай

Для погружения железобетонных свай применяются такие методы:

• Ударный – наиболее широко применяемый  в строительстве.

При осуществлении ударной забивки погружение свай происходит под воздействием вертикально направленных динамических нагрузок, оказываемых на сваю дизельным либо гидравлическим молотом копровой установки. По ударной технологии могут погружаться сваи всех сечений (квадратные, круглые и прямоугольные). Наибольший возможный вес погружаемой конструкции зависит от массы ударного бойка сваебоного молота: если забивка происходит в плотной почве, масса ударного бойка молота должна соответствовать 1.5 массы сваи, в среднеплотной почве — 1.25.

Рис: Забивка свай штанговым дизельмолотом

Технологические особенности ударной забивки при использовании дизельных и гидравлических молотов отличаются. При погружении свай дизель-молотами на столб передается не только ударная энергия от падающего бойка, но и взрывная энергия от детонации воздушно-топливной смеси в камере сгорания, расположенной на шаботе (неподвижно зафиксированной на свае части молота). Часть ударной энергии используется для подкидывания ударной части в верхнее положение, после чего боек падает повторно, еще часть — передается на ствол сваи.

Рис: Забивка свай гидравлическим молотом

Особенности конструкции гидромолотов позволяют контролировать как падение, так и поднятие ударного бойка, что делает технологию забивки более эффективной — оператор может точно задать требуемую амплитуду движения и энергию удара молота. Это позволяет подобрать оптимальный режим ударной забивки сваи исходя из конкретного типа грунта.

• Вибрационный метод погружения свай.

Данный метод заключается в погружении сваи под воздействием низкоамплитудных вибрационных колебаний, которые вырабатывает закрепленный на копровой установке вибропогружатель. В результате таких воздействий вибрация через столб передается на соприкасающиеся с ним слои грунта, что приводит к уменьшению сил трения почвы со стенками сваи. При этом в самом грунте из-за вибраций нарушаются структурные связи, он разуплотняется и железобетонная конструкция под собственным весом и массой вибропогружателя опускается в почву.

Рис: Вибропогружение стальной трубчатой сваи

Эффективность вибрационной технологи погружения ЖБ свайзависит от трех ключевых факторов:

• Частоты колебаний, которые вырабатывает вибропогружатель. Она может варьироваться в пределах от 400 до 2600 колебаний в минуту;
• Веса вибропогружателя;
• Веса самой сваи.

Важно! Вибрационный метод менее продуктивен, чем ударная забивка, однако в некоторых случаях он является единственно возможной технологией погружения. Поскольку забивка свай в черте плотной городской застройки не допускается из-за деструктивных воздействий на фундаменты уже существующих зданий. Погружение свай методом вдавливания заключается в воздействии на железобетонную конструкцию вертикально направленных статических нагрузок, сила которых превышает силу сопротивления почвы. 

Важно! Данная технология считается наиболее прогрессивной, она обладает высокой эффективностью в любых типах грунтов, при этом вдавливание свай не сопровождается негативными воздействиями на фундаменты близстоящих сооружений.

Рис: Установка для вдавливания железобетонных свай

Последовательность реализации метода вдавливания свай следующая:

• Свая устанавливается в технологическом отверстии СВУ (сваевдавливающей установки) и фиксируется в нем с помощью гидравлических цилиндров;
• После того как цилиндры зажимают сваю они начинают двигаться вниз (величина их передвижения зависит от характеристик СВУ, стандартный ход — 1 м.), после первого цикла вдавливания узел разжимается и поднимается в первоначальное положение, после чего вновь сжимает сваю и операция выполняется повторно.

Данный процесс повторяется до тех пор, пока свая не будет погружена на проектную глубину.

• Метод погружения с производством лидерного бурения

Технология бурения лидеров заключается в обустройстве предварительных скважин для последующего погружения ЖБ свай вибрационным либо ударным методом. Глубина лидерных скважин должна быть на 0.5-1 м. меньше, чем проектная глубина погружения свайного столба. Необходимость использования лидерного бурения возникает в случае невозможности погружения свай обычными методами из-за высокой плотности грунта, наличия глубинной песчаной прослойки либо при проблемах с вертикальным позиционированием погружаемой сваи (в таких ситуациях лидерная скважина выполняет направляющую функцию).

Рис: Лидерное бурение при погружении ЖБ свай

Важно! Лидерное бурение позволяет реализовывать метод ударного погружения вблизи существующей застройки, поскольку при забивке столбов в скважины значительно уменьшается динамическая нагрузка, которая через почву передается на основания зданий.

• Устройство буронабивных свай.

Буронабивные сваи — это железобетонные опоры, которые создаются непосредственно в грунте. Сфера применения буронабивных свай крайне широкая — от индивидуального строительства, где они создаются с помощью подручных средств (ручных либо механизированных буров), до крупномасштабных проектов, которые требуют обустройства ЖБ свай увеличенного диаметра (у буронабивных свай он может быть любым, тогда как большинство сваебойных установок работают со сваями сечением не более 40*40 см).

Рис: Последовательность обустройства буронабивных свай

Технология обустройства буронабивных свай следующая:

• С помощью установки шнекового бурения создается скважина проектной глубины. Бурение ведется под защитой обсадных труб, которые препятствуют осыпанию почвы и заполнению скважины грунтовыми водами;
• В скважину устанавливается арматурный каркас цилиндрической формы;
• Производится закачивание бетонной смеси в скважину, по мере ее заполнения изымается обсадная труба.

Важно! Единственным недостатком данного метода является необходимость выжидать время, необходимое для отвердевания бетона (свыше 28 дней), тогда как на фундаменте из забивных ЖБ свай можно начинать строить сразу же после его обустройства.

• комплексные (сочетающие различные методы погружения свай)

Наша компания погружает железобетонные сваи 300х300 мм. длинной до 12 метров и 350х350 мм длинной до 8 м. ударным способом или с производством лидерного бурения (там, где обычный ударный метод невозможен из-за близости других строений). Свяжитесь с нами и получите грамотную консультацию: Контакты.

Ударный метод забивки железобетонных свай

Для применения ударного метода нужна копровая установка, оборудованная специальным молотом. Сама установка необходима для подъема и установки сваи в нужном месте. Для этого копровая установка имеет мачту. Молот же осуществляет непосредственную забивку свай. Для этого применяются различные молоты:

• дизель-молот – наиболее распространенный вид молотов
• механический молот (на сегодняшний день безнадежно устарел)
• паровоздушный (так же редко применяется в современном строительстве)
• гидравлический (наиболее мощный молот, применяемый на копровых установках на гусеничном ходу при крупномасштабном и многоэтажном строительстве)

Наша компания использует мощный дизель-молот, установленный на автомобильную копровую установку с поворотной платформой, что позволяет погружать 16 свай, длиной до 12 метров с одного места. Таким образом, наша бригада может за один день погрузить до 30 железобетонных свай, что подтверждает высокую эффективность применяемого нами оборудования.

Благодаря профессионализму наших сотрудников и мобильности нашей техники, забивка необходимого количества свай производится в самые короткие сроки. Обращайтесь, мы будем рады Вам помочь в  Контакты либо заполнив форму ниже:

Так же рекомендуем посмотреть:

1. Свайный фундамент для строений
2. Свайный фундамент и дома на сваях

 Наша компания занимается забивкой свай — обращайтесь, поможем!

8 способов (методов) погружения свай в грунт

Дача

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:

• ударный;
• вибрационный;
• вдавливание;
• завинчивание.

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.

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.

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 м2 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.

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.

Погружение свай: металлические и другие виды, ударный и остальные способы

Бетонные, металлические или деревянные сваи заглубляют в наклонном положении или ставят вертикально. Стойки монтируют в почве у оснований сооружений для восприятия срезающей, выдергивающей или давящей нагрузки от дома на землю и передачи ее стабильным нижележащим слоям. Способы погружения свай различается и зависит от типа грунта, окружающей обстановки, конструкции опорного стержня.

Разновидности свай

Ударный метод забивания свай

Забивные виды углубляются в землю без предварительной выемки грунта при помощи копров (молотов), вибрационных установок методом завинчивания или вдавливания. Сваи-оболочки монтируют вибропогружателями, при этом заранее разрабатывают почву под установку.

Буронабивные типы представляют собой погружение обсадной трубы с последующим бетонированием и установкой арматуры. Винтовые разновидности снабжают лопастями для последовательного вкручивания стержня в толщу земли.

Деревянные

Стойки из древесины погружают забивкой, ставят при малых статических нагрузках от надземной части, используют в индивидуальном домостроении и частично при промышленном возведении сооружений.

Деревянные столбы выполняют по технологической схеме:

• располагают поодиночке;
• делают составные сечения;
• применяют пакетное расположение.

Материалом служат длинномерные бревна хвойных пород, иногда используют дуб. Изделия имеют поперечное сечение 22 – 34 см, длина составляет 700 – 800 мм, при этом сохраняется естественная конусность ствола. Деревянные сваи заглубляют паровоздушным, механическим молотом, применяют вибропогружатель свай.

Буронабивные

Буронабивные сваи устанавливают методом обсадной трубы

Представляют собой трубы-оболочки, которые заглубляются в землю и впоследствии бетонируются. Технология исполнения зависит от характеристик грунта и надземных нагрузок.

Разновидности набивных оболочек:

• проходы, в которых не ставят обсадку, а бетонируют и армируют выемку в грунте;
• скважины с монтажом оболочки из металлической трубы;
• винтовой способ с одновременной выемкой земли и нагнетанием раствора.

Обсадку не ставят в сухих грунтах, кода стенки прохода отличаются стабильным состоянием. Оболочки применяют в размывающихся почвах и плывунах.

Железобетонные

Делают с применением тяжелого бетона и армирования. Железобетонные элементы с сечением 35х35 и 40х40 см выпускают длиной 16 м, а размер 30х30 см имеет протяженность до 12 м. Для увеличения высоты применяют составные сваи.

По типу нагрузки различают:

• стойки-сваи, которые острием опираются на стабильные слои (скальные, мало сжимаемые);
• висячие элементы, которые передают нагрузку боковым трением о грунт и пятой.

Для заглубления применяют копер на основе гидравлики или дизельной установки. Несущую способность определяют расчетом по формуле или проверяют статическим исследованием путем пробного вибропогружения железобетонных свай до условной готовности.

Трубобетонные

Пневматический метод установки трубобетонных свай

Такие стойки забивают пневматическими ударными установками. Трубобетонные сваи представляют собой стальные трубы конусной формы, которые заполняются бетонной смесью специальными насосами. Используют в городских условиях, когда есть большая скученность соседних строений. Тяжелую технику в таких условиях не применяют из-за сложности обстановки.

Габариты пневмоударного устройства позволяют использовать его в близости от существующих фундаментов других зданий. Трубобетонные стойки ставят на песчаных почвах, влажных грунтах, применяют для устройства оснований на дне водоемов.

Шпунтовые

Метод погружения шпунтовых свай

Сваи выполняют из древесины, железобетона и металла, шпунтовочные виды ставят при возведении набережных, мостов, строительстве гидротехнических специальных сооружений, ограждений. При монтаже вплотную друг к другу получается стенка, через которую не проникает вода.

Конструкции предотвращают перемещение почвы с ограждаемой области на соседний участок, например, при земляных работах на большой глубине. При вибропогружении свай могут упасть части насыпей, откосов, склонов, поэтому с помощью шпунтовых стоек предупреждают оползни.

Грунтоплавленные

Сваи ставят в скважины, где предварительно сделано термическое укрепление почвы. Процедура изменяет структуру грунта, механические и физические свойства. При плазменном нагреве на землю действует высокая температура, магнитные волны и электростатическое поле.

Процесс состоит из преобразовательных стадий:

• дегидратация (удаление влаги);
• подогрев минеральных компонентов;
• обжиг;
• плавление;
• дегазация, нагрев расплава;
• твердение при постепенном охлаждении.

Новые связи в грунте придают массиву положительные физические характеристики, делая почву пригодной для восприятия больших нагрузок.

Особенности и последовательность погружения

Использование дизель молота для забивания свай

Чаще всего для заглубления опорных элементов используется копер — установка для монтажа стоек в проектную позицию. Дизель-молот представляет собой агрегат для забивания стоек в грунт. В глину и песок стержни погружают при помощи вибропогружателя.

Гидравлический молот работает на базе экскаваторов, глыборазбивочных машин, манипуляторов, копров. Оборудование используют для разбивки горных пород, скального грунта, вечной мерзлоты. Применяют сваевдавливающие устройства и бурильные агрегаты универсального действия.

Осмотр свай перед работой

Технология вибропогружения свай предусматривает проверку соответствия марки стержней и фактических размеров опоры. В чертежах указывают модификацию элемента, габариты и отметку заглубления в грунт. В условиях строительной площадки проводятся статические и динамические испытания стоек в случае сомнения в проектных решениях.

Замеряют отказы на контрольных экземплярах — в конце погружения устанавливают точку остановки, когда его значение приближается к расчетному показателю, и останавливают заглубление. Делают залоговый контроль погружения, результаты записывают в журнал осмотра. Так проверяют и осматривают не меньше 10% опор на объекте.

Методы погружения опор

Ввинчивание свай с острым наконечником и лопастями

Перед работой обеспечивают сохранность близлежащих строений, обследуют их. Такое изыскание влияет на выбор способа погружения металлических свай, стоек из бетона, обсадных труб. Иногда усиливают существующие основания, укрепляют грунт. Сваи доставляют на площадку, уже подготовленные к монтажу.

Применяют методы заглубления:

• ударом, забивкой;
• бетонированием обсадных оболочек;
• вибрационным погружением;
• вдавливанием;
• винтовым способом.

Эффективность погружения зависит от правильного выбора материала стоек и грунта.

Ударный

Свае передается поступательная энергия, при этом стойка заглубляется в землю, а часть почвы вытесняется наружу. Работу ведут с помощью ударных агрегатов самоходного или рельсового передвижения. В вертикальной позиции сваю удерживают копры со стрелами.

Первоначальное погружение проходит медленно, контролируют наклон стержня. На верхушку элемента надевают наголовник, чтобы ударная сила не разрушала тело сваи. Стойку заглубляют до достижения проектной отметки. Ударный метод используют на разных видах грунта, при этом работа проходит быстро. Стержни уплотняют почву вокруг себя на расстоянии до двух метров.

Буронабивной

Процесс установки буронабивных свай

Оболочки бетонируют составами марки от М 100 и выше, одновременно устанавливают продольные стальные стержни внутрь конструкции. Готовность сваи к нагрузке наступает через 28 суток, когда железобетон наберет заданную прочность.

Используют многоразовые трубы секционного типа. Участки опускают в скважину и вынимают после заливки следующего прохода. Секции скрепляют между собой сваркой или делают технологические соединения. Бурят скважины ударным способом, вращением, вибрацией, используют домкраты. Во время бетонирования смесь непрерывно уплотняют.

Вибрационный

Виброагрегаты снижают силу бокового трения и сопротивление почвы, поэтому требуется меньше напряжений. Вибрирование дополнительно уплотняет землю на расстоянии 1,5 – 3,0 сечения сваи и повышает несущие свойства грунта.

Вибропогружатели через наголовник передают стойке автоматические колебания, и погружение свай идет под влиянием веса. Тяжелые стержни погружают на низких частотах, а для легких стержней достаточно высокочастотного воздействия. Метод работает при монтаже во влагонасыщенных и песчаных почвах, плотных слоях, глинистых и суглинистых породах.

Вдавливание

Способ вдавливания свай на очень твердом грунте

Применяется в очень твердых и плотных слоях (исключение составляют скальные грунты). Вдавливанием заглубляют сплошные свайные элементы и непротяженные трубчатые экземпляры (3 – 3 метров). Стойку фиксируют в вертикальном положении, ствол закрепляют пневматическими зажимами. Наголовник надевают для передачи давления после погружения на 1 метр.

Если стержень не может достичь проектной отметки, его приподнимают специальным оборудованием, опять опускают и продолжают вдавливать в грунт.

Завинчивание

Так заглубляют винтовые свайные стержни, которые включают в конструкции наконечник с лопастными элементами для облегчения вхождения в почву.

Сама свая представляет собой железобетонный или металлический ствол. Способ используют при погружении в рыхлых и подтапливаемых землях.

Винтовые элементы используют в качестве основания для установки ЛЭП, строительства эстакад, мостов и других объектов со значительной нагрузкой.

Завинчивание применяют в регионах с плотной застройкой, например, в городах, где ударные нагрузки разрушат соседние фундаменты. Специальные агрегаты фиксируют сваю в инвентарной опалубке и передают крутящий момент с помощью трансмиссии на погружаемый элемент. Держатели разжимают стойку после достижения требуемой глубины.

Комбинирование

Чаще применяют сочетание удара и вибрации, легкое вхождение обеспечивают одновременным действием частотных колебаний, собственной массы и забивки. Комбинацию используют на плотных землях, где отдельные методы не дают результатов.

Установки для работы имеют две опорные рамы — на одной ставят ударный агрегат, вторая поддерживает стреловой вибропогружатель. Так заглубляют элементы высотой до шести метров. Сваи защищают наголовником после небольшого погружения в грунт (0,7 – 1,0 м).

Погружение свай: различные методы, схемы и способы, фото и видео

Как известно, первое, что делается при строительстве дома или любого другого объекта – укладка фундамента. Одним из наиболее надежных и долговечных вариантов фундамента является свайный фундамент. Данная технология монтажа фундамента предполагает погружение опорных элементов глубоко в землю для обеспечения их устойчивости. Большое значение имеет выбор способа погружения свай. К такому выбору нужно подходить максимально серьезно с соблюдением всех правил, установленных СНИП, а также с учетом данных, полученных во время проведения инженерных исследований.

Какие методы погружения опор существуют?

На сегодняшний день существует несколько методов погружения свай. Все способы можно подразделить на две большие группы: ударные и безударные.

Первый вариант подразумевает различные методики забивания опорных элементов и является наиболее популярным, поскольку позволяет достигнуть нужной несущей способности всей конструкции. Кроме того, ударные технологии признаны наиболее эффективными многими строительными компаниями.

Использование таких методов погружения свай в основном осуществляется на плотных и твердых грунтах, а также при большом диаметре самой опоры.

Безударные способы погружения опорных элементов в основном применяются на сыпучих и потопляемых грунтах. Сегодня существует достаточно много технологий, которые позволяют установить опоры максимально прочно и обеспечить долговечность и устойчивость здания, соответствующие параметрам СНИП.

Ударный метод погружения представлен тремя основными технологиями:

• непосредственно ударный;
• вибрационный;
• виброударный.

Безударный метод погружения свай, в свою очередь, подразделяется еще на несколько технологий:

• вдавливание;
• завинчивание;
• электроосмос;
• подмыв.

Выбор метода погружения опорных конструкций осуществляется исключительно на основании данных, полученных при исследовании участка инженерами. Специалисты определяют качество грунта, его устойчивость, твердость, прочность, сыпучесть и т.д.

Основные характеристики ударного метода

Ударный способ основывается на использовании специального оборудования для погружения свай. Как правило, для таких целей используются специальные копры, на которых имеются мощные молоты, предназначенные для вбивания опор в почву.

При этом сила от удара молотом сообщается опоре, которая воздействует на слои грунта, уплотняя их или вытесняя.

Данной силы хватит для того, чтобы уплотнение было распространено на площадь, по размерам равной двум или трем диаметрам самой опоры.

Для забивания опорных конструкций в грунт используются различные виды ударных установок. Забивающие агрегаты могут обладать штанговым или трубчатым элементом.

Штанговые установки представляют собой забивающий элемент в виде цилиндра, который двигается вверх и вниз, вдоль направляющих.

Вниз молот движется под силой своей тяжести, а наверх поднимается посредством повышения давления в камере сгорания.

Трубчатая установка имеет в своей конструкции неподвижный цилиндрический молот с направляющей конструкцией, которая называется шаботом. Ударная часть представлена поршнем с головкой, которая воздействует на опору, когда происходит сгорание топлива. Конструкция удобна тем, что не повреждает верхнюю часть опоры, как это часто случается при использовании других технологий. Сообщаемая опорной конструкции сила равномерно распределяется по всей опоре.

Для погружения заранее приготовленных свай используется другое оборудование, поскольку работать с готовыми опорами намного легче.

Погружение свай методом забивания осуществляется при помощи самоходных и рельсовых установок, поэтому предварительно строители готовят строительную площадку, выравнивая ее. Специально заготовленные сваи представляют собой опоры с несколько заостренными окончаниями.

На начальном этапе темп работы выбирается медленный, поскольку нельзя допускать ошибки в направлении опоры. После того, как свая прочно погружена в грунт, темп забивания усиливается.

Особенности вибрационного метода

Установка опор вибропогружателем представляет собой погружение сваи путем сообщения ей вибраций, которые постепенно уменьшают сопротивляемость грунта. Параллельно происходит продавливание почвы самой опорой. По мере того, как сопротивление грунта уменьшается, снижается и прилагаемое усилие. Уплотнение грунта, которое возникает от погружаемых свай, может распространяться максимум до трех диаметров опоры.

Вибропогружатель – электромеханическая установка, которая работает по принципу создания дисбаланса вибрирующего элемента.

Амплитуда вибраций вместе с силой тяжести от массы системы воздействую на грунт, уменьшая его прочность и сопротивляемость.

Кроме того, такое воздействие приводит к разрушению слоев грунта, в результате чего свая легко входит в него. Частота вибрирующих колебаний составляет 400-450 в минуту.

Установки с вибрационными молотами, согласно параметрам СНИП, лучше всего использовать на грунте, который сильно насыщен влагой. Как правило, применяются они на влажных песчаных грунтах. Если почва мало насыщена водой, может потребоваться также и буровая установка.

Характеристика виброударной методики

Виброударная технология погружения свай одновременно совмещает в себе воздействие вибрации и ударов молотом. Также добавляется сила статистического пригруза.

Во время установки свая устанавливается при помощи агрегата в нужном месте и под правильным углом, чтобы направление опоры было четким. Сверху, с помощью наголовника свая закрепляется на вибрирующем элементе.

Затем свая приподнимается и вводится в грунт посредством собственного веса и воздействия вибраций. Одновременно происходит воздействие ударного элемента.

Виброударный метод можно использовать только при длине свай не более шести метров, в противном случае опора может быть повреждена вследствие усиленного воздействия.

Особенность безударных методик

В основе безударных технологий погружения свай лежит целенаправленное смягчение грунта при помощи опор со специальной конструкцией, либо с использованием специальных технологий погружения, которые значительно размягчают грунт и уменьшают сопротивление его слоев. Такие способы часто применяются на современных стройках, поскольку они позволяют значительно уменьшать трудозатраты.

Методика завинчивания опор

Технология завинчивания опор применяется только в случаях, когда используются винтовые сваи. Их особенная конструкция, содержащая лопасти, позволяет завинчивать их в грунт посредством сообщения вращательных движений. Удобство технологии заключается в том, что при завинчивании можно не использовать дополнительные утяжелители или ударное воздействие.

В основном метод завинчивания применяется при строительстве малоэтажных конструкций или установке линий электропередачи. Введение осуществляется на неплотных или подтапливаемых грунтах. Винтовые опоры чаще всего изготавливаются из металла или железобетона. Нижняя часть опоры благодаря расположенным лопастям является более широкой, что обеспечивает опоре дополнительную устойчивость. Метод завинчивая можно использовать даже в условиях достаточно плотной застройки, он не ведет к негативным последствиям для близлежащих конструкций.

Методика подмывания грунта

Согласно СНИП, в территориях с сыпучими или рыхлыми грунтами установка свай должна производиться при помощи методики подмывания грунта.

Как правило, в таких случаях используются опоры с большим диаметром или длиной для более надежного закрепления. Суть технологии заключается в размывании грунта водой под большим давлением.

Вода подается по большим трубам в направлении заглубления опоры. В результате под воздействием жидкости грунт разрыхляется, а свая без труда погружается все глубже.

Трубы для подачи воды располагаются по бокам опоры или в самом ее центре. Прикрепляются трубки таким образом, чтобы они располагались чуть выше самой сваи. Вода подается под давлением не меньше 500 кПа.

Согласно правилам СНИП, данную методику введения свай нельзя использовать в ситуациях, когда в результате исследований инженерами было выяснено, что поблизости находятся здания или конструкции, которые могут быть разрушены в результате подмывания грунта, или если на территории имеются проседающие слои грунта.

Методика электроосмоса

Технология электроосмоса заключается в том, что одновременно погружаются две сваи. К одной подключается электрический ток с отрицательным зарядом, а к другой с положительным.

Под воздействием тока влага скапливается возле отрицательно заряженной сваи, что существенно облегчает ее погружение. Порой для более быстрого введения сваи в грунт дополнительно применяют забойные установки.

После отключения электричества распределение влаги в грунте восстанавливается, так же, как и его сопротивляемость.

Методика вдавливания

Порой в строительстве используется технология погружения свай вдавливанием. Как правило, данная техника применяется преимущественно для небольших опор, длиной от 3 до 5 метров. Погружение свай при этом происходит методом статического вдавливания. Это означает, что на установленные опоры воздействует статическая нагрузка, уменьшающая сопротивление грунта.

Сначала вдавливаемые опоры устанавливаются в нужном месте и под нужным углом, обеспечивая правильное направление. Делается это при помощи стрелы специального агрегата. Далее происходит погружений свай путем вдавливания, которое осуществляется посредством крепления опоры к оголовку базового агрегата. Одновременно с методом вдавливания может использоваться вибрационная установка.

Способы погружения свай

Назначение и состав свайных работ. Классификация свай

Сваи используют как элемент при возведении фундаментов, для уп­рочнения и повышения устойчивости оснований и массивов грунта. Свай­ные фундаменты применяют при строительстве зданий и сооружений, осо­бенно в тех случаях, когда в основании залегают слабые или неустойчивые (просадочные) грунты.

Свайный фундамент состоит из свай, объединенных по верху рос­тверком. Характер расположения свай зависит от особенностей конструк­ции здания или сооружения, а также от нагрузок, передаваемых на фунда­мент. Расположение свай, исходя из этого, может быть одиночным, рядами, кустами или в виде свайных полей.

В строительном производстве сваи классифицируют по следующим признакам. По характеру работы в грунте – сваи-стойки, опирающиеся на несжимаемые грунты, и висячие сваи, заглубленные в сжимаемые грунты.

• По материалу – железобетонные, бетонные, деревянные, стальные, грунтовые.
• По виду армирования железобетонных свай – с напрягаемой и ненапрягаемой продольной арматурой, с поперечным армированием и без него.
• По конструкции – квадратные, прямоугольные и многоугольные, круглые, с уширением и без него, цельные и составные, призматические и конические, пустотелые, сплошного сечения, винтовые сваи-колонны.

1. Сваи по способу их устройства можно разделить на следующие группы:
2. готовые (сборные), поставляемые на строительную площадку в ви­де сборных элементов, изготавливаемых на заводе, и погружаемые в грунт различными способами;
3. набивные, устраиваемые непосредственно в грунте, в предвари­тельно выполненных различными способами выработках;
4. комбинированные, которые являются комбинацией первых двух групп, а также выполняемые из различных материалов и устраиваемые в грунте с использованием специальных способов.

К готовым сваям относятся забивные и винтовые сваи. Забивные железобетонные, деревянные и стальные сваи погружают в грунт без его выемки с помощью молотов, вибропогружателей, вибровдавливающих и вдавливающих устройств. Винтовые сваи, снабженные винто­вым наконечником, погружают в грунт завинчиванием с помощью кабеста­нов специальных машин на базе тракторов или автомобилей.

Набивные сваи по способу образования в грунте подразделяют на буронабивные, устраиваемые в грунте путем заполнения пробуренных скважин бетоном или железобетоном, и набивные скважины, которые об­разуются методом продавливания, т.е. вытеснения грунта.

В качестве забивных свай применяют деревянные и железобетон­ные сваи, но на практике чаще – железобетонные. Их изготавливают из обычного и предварительно-напряженного железобетона.

Сейчас в основ­ном применяют железобетонные призматические сваи сплошного квадрат­ного сечения размером от 200×200 до 400×400 мм (через 50 мм) и длиной от 3 до 20 м (через 1 м).

Сваи армируют стержнями стальной арматуры клас­сов S240 (гладкая), S400 (периодического профиля).

Бетон для обычных, ненапряженных свай принимают классов С12/15 – С25/30, а для свай с предварительно-напряженной арматурой — классов С25/30 – С30/37.

Составные сваи квадратного сечения применяют при большой толщине проходимых слабых грунтов (более 20 м).

Звенья составных свай изготавливают длиной 6 — 10 м и стыкуют их при погружении с помощью болтовых фланцев или при помощи специальных стыковочных соединений или замков.

Железобетонные пустотелые сваи квадратного сечения делают раз­мерами 250×250, 300×300 и 400×400 мм при толщине стенок не менее 70 мм.

Полые трубчатые сваи кольцевого сечения делают с наружным диаметром 400, 500, 600 и 800 мм, причем сваи диаметром до 600 мм делают с закры­тым концом, а свыше 600 — с открытым концом. Длина звеньев 4 — 8 м.

Со­единяют сваи при погружении на болтах, а при возможности сборки свай в горизонтальном положении — на сварке.

Забивные сваи погружают в грунт ударами, вибрацией, вдавливани­ем и комбинацией этих методов.

Ударный метод погружения свай основан на забивке их в грунт свайными молотами. По роду привода свайные молоты подразделяются на механические (подвес­ные), паро-воздушные и дизельные.

Молот состоит из ударной массивной части, движущейся возврат­но-поступательно относительно направляющих конструкций (цилиндра, трубы, штанг и т.п.). Ударная часть молота наносит чередующиеся удары по свае и погружает ее в грунт.

Механические и паро-воздушные молоты в си­лу сравнительно небольшой производительности применяют при малых объемах свайных работ. Для массовой забивки свай чаще используют энер­гетически автономные мобильные дизель-молоты, работающие по принци­пу двухтактного дизеля.

В зависимости от типа направляющих они бывают штанговые и трубчатые, а от массы ударной части — легкие (до 600 кг), сред­ние (до 1800 кг) и тяжелые (свыше 2500 кг).

Эффективность забивки сваи зависит от правильного выбора свай­ного молота и, правильного соотношения его массы и массы сваи при забивке в грунтах различной плотности.

Выбор молота для забивки свай зависит от запроектированной не­сущей способности сваи и ее массы. Необходимая минимальная энергия удара молота

где а — коэффициент, равный 0,25 кДж/т; Р — несущая способность сваи, т.

Принятый тип молота с расчетной энергией Э должен удовлетворять условию

• где Мп — полная масса молота, кг; М — масса сваи с наголовником, кг; k — ко­эффициент, зависящий от материала сваи.
• Энергия удара молотов:
• для трубчатых дизель-молотов Э = 0,9 Мм, Н
• для штанговых дизель-молотов Э= 0,4 Мм, Н
• для паровоздушных молотов одиночного действия Э = 0,9 Мм, Нη
• для паровоздушных молотов двойного действия Э = (0,9 Мм + pF)h
• для механических молотов Э = 0,95 Мм, Н
• где Мм — масса ударной ча­сти молота, кг; Н — высота падения ударной части, м; η — КПД молота; р — давление сжатого воздуха или пара в цилиндре молота, МПа; F — площадь поршня, см2; h — ход поршня, см.
• Технологический процесс забивки свай включает сле­дующие операции: разметку мест забивки, передвижку и установку копра или сваебойного агрегата у места забивки, подачу сваи к копру, подъем и ус­тановку ее на место погружения, забивку сваи.

Подачу свай в котлован и их раскладку осуществляют кранами. В отдельных случаях эту работу можно выполнять непосредственно копром, специально подго­товленным для этой цели, имеющим поворотную платформу и гусеничную базу для передвижения.

Для забивки свай молоты ударного действия монти­руют на копрах, имеющих рабочую платформу с рельсовой частью и верти­кальные направляющие устройства стрелового или башенного типа (для пе­ремещения молота и сваи).

Часто применяют также самоходные сваебойные агрегаты (копры) на тракторах, автомобилях и экскаваторах (рис.8.5).

Чтобы обеспечить правильную установку и направление погруже­ния сваи, ее закрепляют в стреле копровой установки и, кроме того, первые удары по свае производят при небольшой высоте подъема молота (не более 0,4 … 0,5 м).

Затем высоту подъема и силу удара молота увеличивают, дово­дя до максимальной.

Для контроля глубины погружения сваи ее размечают, причем вначале через 1, затем 0,5, а в верхней части — через 0,1 м с указани­ем возле рисок длины сваи от нижнего конца.

От каждого удара свая погружается на определенную величину, ко­торая, однако, по мере ее заглубления уменьшается и наступает такой мо­мент, когда после ударов она погружается практически на одну и ту же ве­личину, которую называют отказом.

Отказ свидетельствует о достижении сваей необходимой несущей способности. Его определяют как среднюю величину после замера погру­жения после десяти ударов. Серию из десяти ударов, производимых для оп­ределения средней величины отказа, называют залогом.

При забивке свай быстроходным молотом двойного действия или дизель-молотом, когда счи­тать удары практически невозможно, за отказ принимают величину погру­жения сваи за 1 мин.

Сваи забивают до достижения расчетного отказа lр, см, определяемого по формуле

Рис. 8.5 – Забивка свай самоходными сваебойными агрегатами

1. 1 – трактор, 2 – гидроманипулятор для подъема молота и свай, 3 – гидравлические раскосы, 4 – мачта, 5 – головка с блоками, 6 – молот, 7 – стрела заводки сваи под молот, 8 – свая, 9 – рама, 10 – нижний отводной блок, 11 – автомобиль, 12 – гидроцилиндры подъема молота и сваи, 13 – опоры мачты (для транспортного положения), 14, 15, 16 — гидроцилиндры наклона мачты, выдвижения стрелы и перемещения мачты, 17 – выносные опоры, 18 – полиспаст, 19 – канат молота, 20 – свайный канат, 21 – стреловой канат, 22 — наголовник, 23 – стрела экскаватора, 24 – телескопическая распорка
2. где n — коэффициент, зависящий от способа забивки и материала сваи; Мм — масса ударной части молота; Нn- высота ее падения, см; F- площадь поперечного сечения сваи, м2, Рпр — предельная несущая способность сваи; q — масса сваи с наголовником, т.
3. Если средний отказ в трех последовательных залогах не превышает расчетного, забивку сваи считают законченной.

Тем не менее, иногда бывают случаи, когда после достижения отка­за или расчетного отказа, свая дальше не погружается, не достигнув запро­ектированной отметки, т.е. более прочного грунта, и таким образом вместо сваи-стойки, передающей нагрузку от фундамента на этот грунт, она пре­вращается в «висящую», не отличающуюся требуемой несущей способнос­тью.

В таком случае дают свае «отдых» на 1 — 2 дня и пробуют забивать опять. Также могут определять несущую способность свай статическим или динамическим нагружением. На практике в ряде случаев оставшиеся на поверхности отрезки свай срезают специальным навесным оборудованием и выбрасывают, нанося этим двойной ущерб.

Во-первых нерационально используются сваи, а во-вторых, не забив сваи до проектной отметки, не обеспечивают достижение конечного результата, т.е. устройство надежного основания и фундамента.

Поэтому в любом случае надо стремиться к погружению свай до проектной отметки, а если наступает отказ и свая дальше не погружается, то надо при­менять более мощное сваебойное оборудование с тем, чтобы обеспечить за­бивку сваи до проектной отметки.

Вибрационный и виброударный методы погружения свай. При вибрационном методе сваю погружают вибрационными машинами (вибро­погружателями и вибромолотами), оказывающими на сваю динамическое воздействие (рис. 8.6, а, б, в).

Для погружения сваи вибропогружатель под­вешивают к мачте сваепогружающего агрегата и соединяют наголовником со сваей. Если отказ при ударном методе определяют погружением сваи за 1 мин. действия молота, то при вибропогружении – за 1 мин.

работы вибро­погружателя при заданном напряжении тока в сети.

Метод вдавливания свай предусматривает их погружение в грунт с помощью специальных установок, воздействующих на сваю своей массой, либо массой и вибрацией (статическое и динамическое вдавливание).

При погружении сваи статическим вдавливанием применяют агрегаты из двух тракторов, оборудованных направляющей рамой, опорной плитой, наголов­ником для передачи давления на сваю, соединенным с вдавливающим поли­спастом (рис. 8.6, г).

Метод динамического или вибрационного вдавлива­ния свай с помощью вибровдавливающих агрегатов является более

Рис. 8.6 – Схемы вибропогружения, вдавливания и завинчивания свай

а — вибропогружатель с жестким крепленим двигателя, б — с подрессоренной пригрузкой, в — вибромолот, г — погружение свай методом вдавливания, д — завинчивание свай, е — вибровдавливаине свай; 1 — рабочий трактор, 2 — направляющая стрела, 3 — наголовники, 4 — свая, 5 — пригрузочный трактор, 6 — опорная плита, 7 — автомобильный тягач, 8 — пульт управления, 9 — рама, 10 — рабочий орган, 11 — упоры, 12 — винтовая свая, 13 — вибропогружатель

эффек­тивным, так как свая погружается за счет собственной массы вибропогружателя и части массы трактора, передаваемой вдавливающим канатом через вибропогружатель (см рис. 8.6, е). Метод вдавливания особенно эффекти­вен при погружении коротких свай (длиной до 6 м).

Погружение свай методом завинчивания применяют при устройстве небольших отдельно стоящих фундаментов. Винто­вые сваи чаще всего завинчивают с помощью специальных агрегатов (рис. 8.6, д).

Погружение свай с помощью гидроподмыва (рис. 8.

7) осуществляют по­средством разрыхления грунта под острием сваи и его частичного вымыва­ния струями воды, вытекающими под давлением из нескольких трубок, ук­репленных на свае.

Перед окончанием погружения свай подмывом произво­дят добивку их на глубину 1,5 … 2 м до проектной отметки, чтобы нижняя часть сваи опиралась на неразрыхленный грунт.

Рис. 8.7 – Подмыв грунта для погружения свай

а — погружение квадратных свай с подмывом грунта, б — расположение подмывных трубок, в — наконечник подмывной трубы; 1 — молот, 2 — трос, поддерживающий подмывные трубки, 3 — напорный шланг, 4 — подмывные трубки, 5 — свая

Погружение свай с помощью электроосмоса, применяемое в ос­новном при их установке в глинистых грунтах, основано на том принципе, что при кратковременном действии постоянного тока вокруг забиваемой сваи, подключенной в сеть в качестве катода, влажность грунта возрастает и в результате уменьшаются лобовое и боковое сопротивления грунта по­гружению сваи.

Комбинированный метод погружения свай применяют в тех слу­чаях, когда осуществить их погружение на всю длину каким-то одним мето­дом невозможно. При этом в зависимости от условий строительной площад­ки применяют различные методы погружения свай, например подмыв с за­бивкой или подмыв с вибропогружением и др.

Строй-справка.ру

• Навигация: Главная → Все категории → Фундаменты
• Способы погружения и типы свай
• Способы погружения и типы свай
• 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.

1. Сопротивление грунта погружению сваи называют несущей способностью грунта основания. Для висячей сваи эта величина будет состоять из двух составляющих:
2. 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.
3. По условиям изготовления и погружения сваи разделяют на погружаемые в грунт в готовом виде и сваи, формируемые в грунте оснований.
4. 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.

Методы погружения (завинчивания) винтовых свай

Погружение винтовых свай под фундамент можно выполнять двумя способами: вручную или при помощи техники.

В первом случае для этого вам потребуется несколько крепких помощников, а лучше – бригада квалифицированных рабочих, во втором – специальная машина для завинчивания винтовых свай, похожая на бурильную установку.

Давайте рассмотрим и сравним оба метода погружения винтовых свай, их преимущества и недостатки.

Подготовительные работы

Погружение свай начинается с тщательного исследования почвы на стройплощадке. От его результатов зависит выбор габаритов свай (их длина и диаметр лопасти). В большинстве случаев при закручивании винтовых свай применяются типовые винтовые опоры ВС108 с длиной до 2,5 м. Далее подготовка производится в таком порядке:

• подсчет необходимого количества свай с определением расстояния между ними;
• разметка контуров фундамента и мест закручивания винтовых свай;
• погружение свай вручную или при помощи техники.
• подрезание свай под проектный уровень;
• приваривание оголовков.

Первой ввинчивают угловую сваю, находящуюся на самой высокой точке рельефа. Далее последовательно — еще три угловых сваи. После завинчивания винтовых свай на всех четырех углах между оголовками натягивается трос или стальная проволока (это будет маркер высоты).

Закручивание винтовых свай вручную

Самый привлекательный момент этого метода – его низкая стоимость. Однако это важнейшее преимущество придется компенсировать существенными трудозатратами, поскольку крутящий момент генерируется объединенными мускульными усилиями двух или более человек. Процесс завинчивания винтовых свай вручную выглядит таким образом:

1. Сначала удаляют веху, отмечающую месторасположение сваи, после чего на этом месте копают приямки на глубину лопасти винтовой сваи.
2. После предварительной подготовки площадки для погружения свай приступают к сборке ворота – главной движущей силы для завинчивания винтовых свай вручную. В проушины оголовка вставляется цельнометаллический стержень (например, обычный лом), а сама свая помещается в калибрующее отверстие или устанавливается в калибрующую скважину. Затем на стержень (лом) надеваются две подходящие по размеру трубы (их внутренний диаметр должен на небольшое значение превышать диаметр стержня). Ворот собран.
3. Самый ответственный момент — вкручивание винтовых свай в грунт. Оно происходит посредством передачи крутящего момента с рычагов ворота на опору. Стержень вращается, ввинчиваясь в почву, раздвигая при этом землю лопастями. Весь процесс генерируют два (при необходимости – 4) человека, двигающихся по кругу с рычагами в руках. При этом обязательно наличие еще одного рабочего, который должен отслеживать процесс погружения сваи при помощи геодезического инструмента (теодолита, нивелира). Контроль заглубления до расчетной отметки при закручивании винтовых свай вручную ведется по кольцевому маркеру, который заранее наносится на поверхность сваи.
4. Подрезка свай в уровень по горизонтали в соответствии с проектной отметкой, срезается монтажное отверстие.
5. Бетонирование полости сваи (для вытеснения кислорода и предотвращения коррозии сваи изнутри).
6. Создание опорной конструкции: приваривание оголовков с последующим устройством ростверка.
7. Достижению нужного крутящего момента при использовании метода погружения свай ручным способом может способствовать увеличение длины рычага ворота. Большое преимущество этого метода – возможность идеальной вертикальности погружения винтовых свай. Кроме того, спектр возможностей монтажа гораздо шире (монтаж в стесненных условиях, в условиях сложности подъездных путей к месту установки и пр.).

Закручивание винтовых свай машиной

Основное достоинство механизированного процесса завинчивания винтовых свай – высокая скорость и производительность монтажа. Монтаж выполняется при использовании КМУ (краново-манипуляторных установок). Марка КМУ зависит от необходимого крутящего момента для установки свай, состояния подъездных путей, необходимой длины вылета стрелы. Поскольку цена оборудования для закручивания винтовых свай составляет как минимум 500 тысяч рублей, то и аренда одного часа такой установки стоит недешево. При правильной организации рабочего процесса все сваи основания дома можно погрузить за одну рабочую смену.

Сама машина для завинчивания винтовых свай внешне напоминает комплект навесного оборудования к трактору или буровую платформу (используется для погружения винтовых свай от 10-ти метров и более).

Механизированный процесс завинчивания винтовых свай машиной выглядит так:

1. При помощи земляного бура высверливают калибрующие скважины. Глубина – примерно 1/3 от длины опоры.
2. Сваи погружают в скважины вручную или с помощью крана (для свай свыше 5м длиной).
3. Рабочий узел установки для завинчивания винтовых свай машиной поднимают на стреле (штанге) на необходимую высоту и помещают в него верхнюю часть сваи. Вертикаль опоры калибруется смещением штанги. Прокалиброванная свая вкручивается в землю посредством крутящего момента, который передается к оголовку сваи со шпинделя.

Таким образом можно смонтировать любое число свай, ввинчивая их в почву в шахматном порядке. Подрезку свай под нужный уровень обычно производят уже после вывоза с участка оборудования для закручивания винтовых свай. Для этого достаточно просто отпилить излишки болгаркой.

Как видно из описания, процесс монтажа такого типа фундаментов достаточно прост, как при закручивании свай машиной, так и при ручном способе, но требует квалификации и аккуратности.

А фундамент вашего будущего жилища – это то, на чем экономить ни в коем случае нельзя.

Дабы не испытывать судьбу, лучше доверить специализированной организации обустройство опоры, на которой будет стоять дом вашей мечты!

Погружение свай. Способы облегчения работ с учетом местных грунтов

В основе методик, позволяющих быстрее выставить на местах сваи, лежит применение водной струи под давлением и эффект электроосмоса.

При подаче воды через систему трубок 38-62 мм диаметра, расположенных на теле сваи, происходит размытие и рыхление грунта. Это позволяет снизить степень сопротивления грунтовых слоев у нижней точки ввода сваи, а также трение по ее бокам.

Две-четыре подмывные трубки, снабженные наконечниками, размещаются по бокам сваи, центральная трубка с одноструйным или многоструйным наконечником – на острие сваи.

Также применяется боковой подмыв грунта, направленный исключительно на снижение трения вдоль периметра сваи – трубки размещаются на дистанции 300-400 мм над острием.

Подмыв происходит при закачке в трубки воды под давлением от 0,5 МПа и выше.

Поскольку сильные струи воды достаточно эффективно нарушают сцепление в грунтовых слоях под свайной подошвой, а также (в меньшей степени) по бокам сваи, это может вызвать утрату ею несущих функций.

Чтобы избежать подобной ситуации, последние метр-два свая погружается без использования подмыва – только путем забивки.

Задействовать подмыв в ходе установки свай запрещается при наличии возможной угрозы близкорасположенным строительным конструкциям и сооружениям, при проведении работ на просадочных грунтах.

Метод электроосмоса, позволяющий снизить трудоемкость операций в свайных работах, используется на водонасыщенных плотных грунтах, содержащих слои глины и моренные суглинки. К свае, ранее размещенной в грунте, подключается анод, а к вбиваемой (готовой к установке) свае по соседству – катод.

При подаче электропитания влажность грунта по периметру положительно заряженной сваи падает, а вокруг заряженной отрицательно возрастает, тем самым облегчая задачу по ее погружению.

Выставив сваю на месте подачу электротока прекращают, что способствует возвращению баланса грунтовых вод к исходному состоянию и наращиванию несущих способностей сваи, ранее бывшей катодом.

Применение электроосмоса в ходе установки свай из железобетона выполняется посредством закрепления на их теле полосовой стали, общая площадь покрытия которой должна составить порядка 20-25% от свайной поверхности. Металлические сваи, выставляемые путем завинчивания, в дополнительном оснащении стальными полосами не нуждаются.

Применяя методику электрического осмоса удается повысить скорость работ по установке свай за счет уменьшения сопротивления грунта как минимум на 25%.

Установка свай в мерзлый грунт

Работы по погружению свай в мерзлый грунт необходимо производить с выполнением дополнительных процедур, что увеличивает длительность их производства и повышает трудоемкость.

Обойтись без этого можно, если выполнять ввод свай в грунт при помощи молотов и вибромолотов заведомо большей мощности при условии, что глубина промерзания не более 700 мм.

Во всех прочих ситуациях приходится изменять характеристики мерзлого грунта на приближенные к летним.

Прежде всего, следует препятствовать промерзанию грунта, во время утепляя участки предстоящих свайных работ имеющимися под рукой материалами – соломой, опилками, опавшей листвой и т.п.

Также проводится механическое разрушение слоев мерзлого грунта, выполняются лидирующие скважины и прорези вдоль будущей рядной установки свай, принимаются меры по оттаиванию участка работ.

Следующее за этими операциями погружение свай производится в том же порядке, что и в ходе свайных работ летом.

Методы установки свай в вечномерзлые грунты сопровождаются характерными технологическими особенностями, вызванными специфическими свойствами таких грунтов – при обеспечении сохранности от разрушения, они обладают высокими несущими способностями. Важно обеспечить естественное состояние грунтов в зонах вечной мерзлоты, а в ситуациях, когда структурные характеристики грунта были нарушены во время работ по погружению свай – принять меры по их восстановлению.

Благодаря смерзанию внешнего периметра свай с вечномерзлым грунтом достигается их максимально возможная несущая способность.

Помимо территорий вечной мерзлоты это качество мерзлой земли возможно с эффектом использовать в ходе монтажа свай на твердомерзлых грунтах, на 5-10 м глубине которых среднегодовые показатели температуры составляют: для супесей -0,6оС; для глин -5оС; для суглинков -1оС.

Основных способов ввода свай в твердомерзлые грунты два – подготовка лидерских скважин, диаметр которых больше максимальной ширины сваи в поперечном сечении, а также предварительное оттаивание грунта.

Последовательность действий при выполнении монтажа свай по методу «лидерской скважины» такова:

• пробуривается скважина необходимого диаметра;
• скважина заполняется песчано-глинистой смесью до уровня, обеспечивающего перекрытие зазора между боками сваи и стенками скважины после установки первой;
• введение сваи с выжиманием смеси песка и глины;
• подъем из скважины обсадной трубы.

В высокотемпературные пластично-мерзлые грунты сваи устанавливаются путем забивки или бурозабивки. Способы свайного погружения, применяемые на мерзлых земельных участках, для высокотемпературных грунтов неэффективны из-за слишком длительного вмерзания сваи.

При этом забивать сваи с достаточным результатом удается лишь в не содержащие включений пластинчато-мерзлые песчаные грунты и пылеватые суглинки, причем только в кратковременный период их естественного оттаивания летом. Зимой такие грунты промерзают ниже -5оС, приобретая твердомерзлые характеристики.

В этой связи бурозабивной метод оказывается более эффективным.

Работы по установке свай в соответствии с бурозабивной технологией выполняются в два этапа – прежде пробуривается лидирующая скважина диаметров на 10-30 мм меньше сечения сваи, затем в нее заводится свая, для погружения которой используется дизель-молот или вибромолот.

В процессе монтажа сваи грунт в скважине частично оттаивает из-за возникновения тепловой энергии вследствие механического воздействия молота, отводится от углов к центральной части ее стен и частично выходит из скважины наружу.

А поскольку тонкий слой грунта вокруг погружаемой сваи немного прогревается и оттаивает, то это ускоряет ее вмерзание в скважину.

Благодаря лидирующим скважинам обеспечивается точность позиционирования сваи, ее вывод на глубину в соответствии с проектом и достигается ее сохранность в случае выхода на острые валуны, сокрытые в толще грунта.

Погружение свай в предварительно оттаянный мерзлый грунт выполняется в оттаявший участок, почвенные слои в составе которого достигли разжиженного состояния.

Работы по оттаиванию выполняются с применением паровой иглы, нижний конец которой имеет перфорацию.

Воздействуя на мерзлый грунт паром, находящимся под давлением в 0,4-0,8 МПа, обеспечивается его разжижение, после чего в этот участок на проектную глубину устанавливается свая.

Если толща грунта содержит небольшой объем льда, то на создание паром разжиженной полости уйдет порядка 1-3 часов, в случае большого количества льда понадобится больше времени – около 6-8 часов.

Погружение иглы отпаривателя производится со скоростью, определяемой в зависимости от диаметра сваи – протаянная полость должна превышать его двух-трехкратно.

После размещения в грунте свая вмерзает в него и заделывается в вечномерзлый грунт, благодаря чему приобретает высокие несущие свойства.

Порядок установки свай

Положение свай на участке работ (свайном поле) и характеристики техники, с помощью которой их предстоит выставлять – это определяющие моменты в выборе порядка погружения свай. Также принимаются во внимание дальнейшие работы по формированию ростверка.

Самой популярной является установка свай прямыми рядами, расположенными отдельно или кустовым построением. Применяя спиральную систему закладки свай – концентрические ряды от краев к центральной части свайного поля – получится сократить дальность путей для сваепогружающей техники.

При этом есть один нюанс: если расстояние между центральными осями соседних свай (по вертикали) окажется меньше, чем пять их диаметров – велика вероятность чрезмерного уплотнения грунтовых слоев в центре свайного поля, что серьезно осложнит проведение работ на нем.

Если предварительные расчеты показывают, что погружаемые сваи будут расположены слишком близко друг к другу, то следует начать их установку по спирали от центральной части свайного поля.

Когда расчетная дистанция между позициями свай является достаточно большой, порядок их установки определяют характеристики сваепогружающего оборудования. К примеру, мачты некоторых моделей башенных копров выставляются на выдвижные опоры, выводимые на подвижные платформы и способные перемещаться на расстоянии в один метр.

Применение таких установок позволяет вести двухрядную забивку свай с одной позиции. В ходе фундаментных работ при возведении многоэтажных жилых зданий используются краны специальной конструкции, позволяющей навешивать копровое оборудование, монтировать под подъем молота и свай двухбарабанную лебедку.

При помощи таких кранов можно погружать восьмиметровые сваи, перемещая кран по рельсам, предварительно размещенным вдоль бровки котлована почти на нулевой отметке.

Создание свайных фундаментов для протяженных построек промышленного и жилого назначения особенно удобно выполнять, пользуясь сваебойным оборудованием мостового типа. Это перемещаемый мост, по которому в свою очередь движется платформа тележки с закрепленным на ней копром.

8-12 метровые сваи забиваются при этом дизель-молотом. Поскольку мачта копра способна опускаться ниже, чем основание его рабочей площадки, то мостовая сваебойная установка позволяет вбивать сваи в точках, находящихся ниже мостовой рамы.

Одновременно сваебойная мостовая установка выполняет задачу координатора при разбивке свайного поля, что упрощает позиционирование свай на местах.

Расположение свай вблизи рабочей зоны сваебойного моста позволяет свести к минимуму длительность процессов по доставке свай к копру и в итоге существенно наращивает производительность всего комплекса работ.

Металлические и деревянные шпунтовые ограждения выставляются с предварительной установкой свай-маяков с закрепленными на них двумя-тремя ярусами схваток – они исполнят роль направляющих при погружении шпунта.

Зимние работы по установке свай, в ходе которых для оттаивания грунта применяются электронагреватели стержневого типа, свайное поле делится на три рабочих сектора (захватки): в первом проводится бурение скважин-лидеров; во втором заранее подготовленные скважины покрываются утеплителем и проводится их оттаивание; в третьем секторе ведутся работу по погружению свай в подготовленные и оттаянные скважины. Промежуток времени между оттаиванием скважины и введением в нее сваи должен быть не дольше, чем протяженность одной рабочей смены. Порядок установки свай с разбивкой территории на секторы-захватки соблюдается также в ситуации, когда к построению ростверков приступают прежде, чем будут полностью заведены в грунт под строящийся объект все свайные конструкции.

Как выбрать метод размещения свай и тип оборудования под эту задачу

Одна или несколько технологий установки свай из описанных выше избираются на основании следующих «местных» критериев: физико-механических характеристик грунта; используемый тип свай; объем работ по погружению свай; глубина, на которую следует вывести сваи; производительность сваепогружающего оборудования, которым располагает исполнитель.

Расчет объема свайных работ производится в соответствии с количеством свай или общей протяженности утопленных в грунт свайных частей, в случае шпунтованных свай – их суммарной длиной в зависимости от дистанции заглубления. Исходя из полученных данных определяются возможности сваепогружающих установок за единицу времени (можно за час, но чаще – за одну смену).

Средние нормативы для проекта приводятся в документации ЕНиР – оттуда берутся данные по производительности различного сваепогружающего оборудования за единицу времени, так же описаны составы рабочих команд.

Но, принимая во внимание значительное число определяющих факторов на местности, существует потребность выяснить обобщенную зависимость для конкретной ситуации – установить реальный темп размещения свай в грунте. С этой целью необходимо выполнить пробную установку сваи в границах свайного поля, используя основное оборудование.

Пробные сваи размещаются как минимум в пяти различных секторах рабочего участка, по результатам их погружения определяется средняя длительность введения сваи в грунт по времени и производительность оборудования.

Выбор конкретного типа установки для погружения свай связан, по большей части, с предстоящим объемом работ.

Дело в том, что копры с металлическими башнями, сваебойные мостовые установки и еще некоторые типы сваепогружающего оборудования нуждаются в подготовке рельсовых путей, трудозатраты на размещение которых оправдываются лишь большим числом свай для погружения. Наконец, предварительная подготовка к работе мобильного оборудования займет меньше времени и сил, чем выставление копра.

09.02.2015

• Автор текста: Абдюжанов Рустам

Технология погружения готовых свай

Забивка — основной способ погружения готовых свай. Для забивки применяют специальные установки — копры, оборудованные механическими, паровоздушными или дизельными молотами.

Механические и паровоздушные молоты в массовом строительстве постепенно заменяются гидравлическими и вибрационными дизель-молотами из-за их высокой производительности и простоты эксплуатации.

Выпускавшиеся ранее копры на рельсовом и пневмоходу заменяются копровыми установками на гусеничном ходу из-за их высокой маневренности и проходимости.

Подготовительные работы включают в себя: расчистку и планировку площадки; разбивку положения свай, устройство обносок и путей передвижения копров; доставку и складирование свай, доставку оборудования; оборудование освещения площадки и рабочих мест; пробную забивку, по результатам которой корректируются схемы забивки и проект производства свайных работ.

Кроме специализированных копровых установок для погружения свай используются универсальные машины — экскаваторы, для чего их оборудуют подвешенной мачтой. Благодаря установке направляющей на стандартную крановую стрелу за короткий промежуток времени экскаватор выполняет функции сваебойной машины.

Забиваются деревянные, железобетонные, стальные сваи и шпунтовые ограждения (рис.1)

Рис. 1. Погружение готовых свай

а — с помощью экскаватора, оборудованного навесной мачтой; б — деревянных; в — железобетонных; г — стальных; д, е, ж — стального шпунта корыто-, зетаобразного и плоского профиля.

Нижний конец деревянных свай заостряют и устанавливают металлические башмаки, защищающие острие сваи от повреждения при погружении, на головную часть сваи надевают бугель — металлическое кольцо, предохраняющее сваю от «размочаливания» при ударах. Для предохранения от гниения деревянные сваи пропитывают антисептиком и располагают ниже уровня грунтовых вод.

Для повышения трещиностойкости железобетонные сваи рекомендуется подвергать предварительному напряжению, а перед погружением — пропитывать составами на основе нефтебитума. Металлические сваи и шпунтовые ограждения, погружаемые забивкой, покрывают антикоррозийной обмазкой.

Забивка свай ведется до получения заданного проектом отказа.

Отказ — глубина погружения сваи от одного удара. Отказ измеряют с точностью до 1 мм. Осадку от одного удара в конце забивки сваи измерить трудно, поэтому отказ определяют как среднее значение при серии ударов, называемых залогом.

• При погружении свай дизель-молотами и паровоздушными молотами одиночного действия залог принимается равным 10 ударам, при погружении свай молотами двойного действия и вибропогружателями залог принимают равным числу ударов за 1 мин забивки.
• Процесс погружения сваи складывается из следующих операций:
• подтягивание и подъем сваи с одновременным заведением ее головной части в гнездо наголовника в нижней части молота;
• установка сваи в направляющих в месте забивки;

забивка сваи сначала несколькими легкими ударами с последующим увеличением силы ударов до максимальной. При отклонении положения сваи от вертикали более чем на 1 % сваю выправляют подпорками, стяжками и т.п., или извлекают и забивают вновь;

передвижение копровой установки и срезание сваи по заданной отметке.

Деревянные сваи срезают пилой, верх железобетонных свай срубают отбойным молотком, арматуру срезают газовой резкой. Обнажившуюся арматуру затем сваривают с арматурой ростверка.

Существуют следующие основные схемы забивки свай (рис.2): рядовая, секционная и две спиральных (от краев к середине в обычных условиях, от середины к краям при плотном грунте).

Рис.2. Схемы проходок при погружении свай

а — рядовая; б — секционная; в, г — спиральные.

Недостатком забивных свай является динамическое воздействие на людей и здания, поэтому были разработаны безударные способы погружения готовых свай (рис.3).

Рис.3. Схемы безударных способов погружения свай

а — вибрационный; б — виброударный; в — вдавливание; г — вибровдавливание д — завинчивание; е — подмыв; ж — электроосмос.

Вибрационным способом обычно погружают полые сваи и стальной шпунт, поскольку такие конструкции свай при погружении встречают меньшее сопротивление грунта.

В зависимости от массы свай используют низкочастотные (400 колебаний в минуту) или высокочастотные погружатели (1500 колебаний в минуту). Последние применяются при погружении свай небольшой массы.

Вибрационный способ наиболее эффективен при несвязных водонасыщенных грунтах.

Виброударный способ погружения свай — универсальный. Вибромолот совершает удары по наголовнику сваи, когда зазор между ударником вибровозбудителя и сваей меньше амплитуды колебаний возбудителя.

Способ вдавливания коротких свай (до 6 м) более безопасен для окружающих сооружений, чем вибрационный и виброударный способы. Однако в плотных грунтах перед вдавливанием необходимо бурить лидирующие скважины небольшого диаметра.

При вибровдавливании свая погружается от комбинированных воздействий вибрации и статической нагрузки. Этот способ более эффективен, чем простое вдавливание.

Винтовые сваи изготавливают стальными или комбинированными: нижняя винтовая часть — стальная; верхняя — железобетонная. Такие сваи применяются в качестве фундаментов и анкеров при строительстве мачт, линий электропередачи, радиосвязи и т.п.

С подмывом под давление воды не менее 0,5 МПа могут погружаться сваи-стойки, если нет опасности осадки близлежащих сооружений. Расположение подмывных трубок бывает центральным или боковым.

Центральное расположение более предпочтительно, поскольку при боковом расположении подмывные трубки часто повреждаются и заполняются грунтом. В связи с размывом грунта под пятой сваи за 1…

1,5 м до проектной отметки подмыв прекращают, дальше сваю погружают без подмыва.

Электроосмос используют при погружении свай в плотные глинистые грунты. После кратковременного воздействия постоянного тока у стенок погружаемой сваи-катода собирается грунтовая вода, понижаются силы трения между сваей и грунтом.

  Реклама на сайте: Продвижение и создание сайтов WebOneDesign Сайт бесплатно, создане сайтов бесплатно создать сайт бесплатно сайт бесплатно

Способы погружения готовых свай в грунт

• Рис. Способы погружения свай:
• а – забивка; б – вибропогружение; в – задавливание; г – завинчивание; д – погружение в лидер (в очень плотных грунтах, промерзших грунтах); 1 – молот; 2 – металлический оголовок; 3 – деревянная или резиновая прокладка(для смягчения удара)
• А Забивные сваи

При забивке свай в обезвоженные плотные песчаные и супесчаные грунты для повышения производительности забивки осуществляется подмыв. За счет подачи воды (под большим напором) под нижний конец сваи, грунт размывается, что значительно уменьшает сопротивление погружению.

Рис.11.7. Забивка сваи механическим молотом:

1 – мачта копра; 2 – подвесной молот; 3 – металлический наголовник; 4 – свая

Б Вибропогружение

сваи наиболее эффективно при насыщенных водой песках. В этом случае вертикальные колебания, создаваемые вибратором, передаются сваей грунту, который разжижается, что приводит к резкому уменьшению сил трения по боковой поверхности и она легко погружается в грунт. После прекращения вибрирования структура грунта быстро восстанавливается и трение по боковой поверхности сваи увеличивается.

1. В Вдавливание
2. свай осуществляется с помощью мощных гидродомкратов и применяется тогда, когда нельзя использовать забивку или вибропогружение (вблизи существующих зданий), также применяется при усилении существующих фундаментов.
3. Г Ввинчивание
4. свай, снабженных на конце винтовыми лопастями (винтовые сваи), осуществляется особыми механизмами, называемыми кабестанами.
5. Сваи, изготовляемые в грунте (на месте): буровые, набивные, буронабивные сваи
6. Такие сваи изготавливают из бетона, железобетона (с армокаркасом) или из цементно-песчаного раствора.
7. По способу изготовления подразделяются на
8. · сваи без оболочки;
9. · сваи с оболочкой, извлекаемой из грунта;
10. · сваи с неизвлекаемой оболочкой.
11. А. Сваи без оболочки
12. применяют в связных сухих и маловлажных грунтах, где можно осуществлять бурение без крепления стенок скважин.

В водонасыщенных глинистых грунтах проходку скважин производят под защитой глинистого раствора, который, создавая избыточное давление в скважине, препятствуют обрушению ее стенок. После выполнения буровых работ в забой скважины через бетонолитную трубу подается бетонная смесь, которая вытесняет раствор глины.

Набивную сваю, скважина которой получена бурением, принято называть буронабивной.

Последовательность изготовления такой сваи представлена на рис. 11.8.

Рис.11.8. Последовательность изготовления буронабивных свай без оболочек:

а – бурение скважины; б – устройство уширения механическим способом (и не только); в – установка арматурного каркаса; г – опускание в скважину бетонолитной трубы; д – заполнение скважины бетонной смесью; е – извлечение бетонолитной трубы с вибрацией; ж – формирование головы сваи в инвентарном кондукторе

Чтобы не использовать глинистый раствор при бурении используют полый шнек. Во время бурения стенки скважины удерживаются лопастями, а при поднятии шнека по полой трубе подается бетон.

• Армирование сваи в зависимости от проектируемого сооружения, внешних нагрузок и инженерно- геологических условий производится на полную длину, на часть длины или только в верхней части с ростверком.
• Скважину, помимо бурения, можно получить и другими способами:
• — пробить инвентарным сердечником, трубой с закрытым нижним концом;
• — вытрамбовать специальной трамбовкой;
• — взрывом гирлянды зарядов взрывчатого вещества в лидерной скважине.
• Такой способ формирования скважин приводит к значительному уплотнению грунта основания, что повышает несущую способность изготавливаемых свай.
• Разновидностью буронабивных свай являются буроинъекционные сваи,которые устраивают путем заполнения вертикальных или наклонных скважин цементно-песчаным раствором под давлением, в результате чего получается очень неровная поверхность, обеспечивая хорошее сцепление свай с окружающим грунтом.
• Такая технология при малых диаметрах свай (от 60…80 до 180…200 мм) и большой их длине (до 30м) в сочетании с неровной поверхностью придают этим сваям сходство с корнями деревьев, поэтому их еще называют корневидными сваями.
• Используются буроинъекционные сваи для усиления фундаментов существующих зданий, в качестве анкерных свай при испытании свай статической нагрузкой.

Рис.Схема буроинъекционных свай

Технология погружения свай

С предприятий стройиндустрии или с баз комплектации строительных организаций железобетонные и деревянные сваи, стальные трубы и шпунтовые сваи доставляют к месту работ в подготовленном виде.

Сваи погружают ударом, вибрацией, вдавливанием, завинчиванием, с использованием подмыва и электроосмоса, а также комбинациями этих методов. Эффективность применения того или иного метода зависит в основном от фунтовых условий.

Ударный метод

Метод основан на использовании энергии удара (ударной нафузки), под действием которой свая нижней заостренной частью внедряется в фунт. По мере пофужения она смещает частицы фунта в стороны, частично вниз, частично вверх (на дневную поверхность).

В результате пофужения свая вытесняет объем фунта, практически равный объему ее пофуженной части, и таким образом дополнительно уплотняет фунтовое основание.

Зона заметного уплотнения фунта вокруг сваи распространяется в плоскости, нормальной к продольной оси сваи, на расстояние, равное 2… 3 диаметрам сваи.

Ударную нафузку на оголовок сваи создают специальными механизмами — молотами самых разных типов, основными из которых являются дизельные.

На строительных площадках применяют штанговые и трубчатые дизель-молоты.

Ударная часть штанговых дизель-молотов — подвижный цилиндр, открытый снизу и перемещающийся в направляющих штангах. При падении цилиндра на неподвижный поршеньв камере сгорания смеси энергия подбрасывает цилиндр вверх, после чего происходит новый удар и цикл повторяется.

В трубчатых дизель-молотах неподвижный цилиндр, имеющий шабот (пяту), является направляющей конструкцией. Ударная часть молота — подвижный поршень с головкой. Распыление топлива и воспламенение смеси происходит при ударе головки поршня по поверхности сферической впадины цилиндра, куда подается топливо. Число ударов в 1 мин у штанговых дизель-молотов 50…60, у трубчатых — 47.. .55.

Основной показатель, характеризующий погружающую способность молота — энергия одного удара. Последняязависит от веса и высоты падения ударной части, а также энергии сгорания топлива. Количественно значения энергии удара (кДж) могут быть определены по следующим выражениям:

• для штанговых молотов
• E = 0,40 Q h,
• для трубчатых молотов
• E = 0,90 Q h,
• где Q — вес ударной части молота, Н, h — высота падения ударной части молота, м.
• Для конкретных условий строительства молот подбирают по необходимой номинальной энергии одного удара и коэффициенту применимости молотов.
• Необходимая номинальная энергия удара
• Ен > 25Р,
• где Р — расчетная нагрузка на сваю, Н.

По полученному значению Ен подбирают молот (по соответствующим справочникам), а затем его проверяют по коэффициенту применимости молота к, который определяют из отношения веса молота и сваи к энергии удара, т. е.

K = ( Q1 + q ) / Eн,

где Q — собственный вес молота, Н, q — вес сваи (включая вес наголовника и подбабка), Н.

Значение к колеблется от 3,5 до 6 (в зависимости от материала сваи и типа молота). Например, для забивки железобетонных свайштанговым дизель-молотом к = 5, деревянных свай к = 3,5, а трубчатым — соответственно к = 6 и Л = 5.

В комплект к молоту входит, как правило, наголовник, который необходим для закрепления сваи в направляющих сваебойной установки, предохранения головы сваи от разрушения ударами молота и равномерного распределения удара по площади сваи.

Внутренняя полость наголовника должна соответствовать очертанию и размерам головы сваи.

Для забивки свай с целью удержания в рабочем положении молота, подъема и установки сваи в заданном положении применяют специальные подъемные устройства — копры.

Основная часть копра — его стрела, вдоль которой устанавливается перед погружением и опускается по мере его забивки молот. Наклонные сваи погружают копрами с наклоняющейся стрелой.

Копры бывают на рельсовом ходу (универсальные металлические башенного типа) и самоходные — на базе кранов, тракторов, автомашин и экскаваторов.

Универсальные копры имеют значительную собственную массу (вместе с лебедкой — до 20 т). Монтаж и демонтаж этих копров и устройство для них рельсовых путей — весьма трудоемкие процессы, поэтому их применяют для забивки свай длиной более 12 м при большом объеме свайных работ на объекте.

Наиболее распространены в промышленном и гражданском строительстве сваи длиной 6…10 м, которые забивают с помощью самоходных сваебойных установок. Эти сваебойные установки ма-невренны и имеют устройства, механизирующие процесс подтаскивания и подъема сваи, установку головы сваи в наголовник, а также выравнивание стрелы.

Забивку свай начинают с медленного опускания молота на наголовник после установки сваи на фунт и ее выверки. Под действием веса молота свая погружается в фунт. Чтобы обеспечить правильное направление сваи, первые удары производят с офани-чением энергии удара.

Затем энергию удара молота постепенно увеличивают до максимальной. От каждого удара свая пофужается на определенную величину, которая уменьшается по мере углубления.

В дальнейшем наступает момент, когда после каждого залога свая пофужается на одну и ту же Величину, называемую отказом.

Сваи забивают до достижения расчетного отказа, указанного в проекте. Измерение отказов следует производить с точностью до 1 мм.

Отказ принято находить как среднюю величину после замера погружения сваи от серии ударов, называемой залогом.

При забивке свай паровоздушными молотами одиночного действия или дизель-молотами залог принимают равным 10 ударам, а при забивке молотами двойного действия — число ударов за 1…2 мин.

Если средний отказ в трех последовательных залогах не превышает расчетного, то процесс забивки сваи считают законченным.

Сваи, не давшие контрольного отказа, после перерыва (продолжительностью 3…4 дн) подвергают контрольной добивке. Если глубина погружения сваи не достигла 85% проектной, а на протяжении трех последовательных залогов получен расчетный отказ, то необходимо выяснить причины этого явления и согласовать с проектной организацией порядок дальнейшего ведения свайных работ.

Вибрационный метод

Метод основан на значительном уменьшении при вибрации коэффициента внутреннего трения в грунте и сил трения по боковой поверхности свай.

Благодаря этому при вибрировании для погружения свай требуется усилий иногда в десятки раз меньше, чем при забивке. При этом наблюдается также частичное уплотнение грунта (виброуплотнение).

Зона уплотнения составляет 1,5…3 диаметра сваи (в зависимости от вида грунта и его плотности).

При вибрационном методе сваю погружают с помощью специальных механизмов — вибропогружателей. Вибропогружатель, представляющий собой электромеханическую машину вибрационного действия, подвешивают к мачте сваепогружающей установки и соединяют со сваей наголовником.

1. Действие вибропогружателя основано на принципе, при котором вызываемые дебалансами вибратора горизонтальные центробежные силы взаимно ликвидируются, в то время как вертикальные суммируются.
2. Амплитуда колебаний и масса вибросистемы (вибропогружатель, наголовник и свая) должны обеспечить разрушение структуры грунта с необратимыми деформациями.
3. При выборе низкочастотных погружателей (420 кол/мин), применяемых при погружении тяжелых железобетонных свай и оболочек (трубчатых свай диаметром 1000 мм и более), необходимо, чтобы момент эксцентриков превышал вес вибросистемы не менее чем в 7 раз для легких грунтов и в 11 раз для средних и тяжелых фунтов.

При вибрационном погружении в глину или тяжелый суглинок под нижним концом сваи образуется перемятая глинистая подушка, которая вызывает значительное (до 40%) снижение несущей способности сваи. Чтобы устранить возникновение этого явления, сваю погружают на заключительном отрезке длиной 15…20 см ударным методом.

Для погружения легких (массой до 3 т) свай и металлического шпунта в грунты, не оказывающие большого лобового сопротивления под острием сваи, применяют высокочастотные (1500 колебаний в 1 мин и более) вибропогружатели с подрессоренной пригрузкой, которые состоят из вибратора и присоединенного к нему с помощью системы пружин дополнительного груза и приводного электродвигателя..

Вибрационный метод наиболее эффективен при несвязных во-донасыщенных фунтах. Применение вибрационного метода для пофужения свай в маловлажные плотные фунты возможно лишь при устройстве лидирующих скважин, т. е. при предварительном выполнении другого процесса, требующего буровых механизмов.

Более универсальным является виброударный способ пофуже-ния свай с помощью вибромолотов.

Наиболее распространенные пружинные вибромолоты работают следующим образом. Вибровозбудитель при вращении валов с дебалансами в противоположных направлениях совершает периодические колебания. Когда зазор между ударником вибровозбудителя и сваей меньше амплитуды колебаний вибровозбудителя, ударник периодически ударяет по наковальне наголовника сваи.

Вибромолоты могут самонастраиваться, т. е. увеличивать энергию удара с повышением сопротивления фунта пофужению свай.

Масса ударной части (вибровозбудителя) вибромолота применительно к пофужению железобетонных свай должна быть не менее 50% от массы сваи и составлять 650…1350 кг.

В практике строительства применяют также метод, основанный на комбинированном воздействии вибрации (или вибрации с ударом) и статического пригруза. Вибровдавливающая установка состоит из двух рам.

На задней раме находятся электрогенератор, работающий от тракторного двигателя, и двухбарабанная лебедка, на передней раме — направляющая стрела с вибропогружателем и блоки, через которые проходит к вибропогружателю вдавливающий канат от лебедки.

Когда вибровдавливающая установка займет рабочее положение (крюк подвески вибропогружателя должен находиться над местом погружения сваи), вибропогружатель опускают вниз, наголовником соединяют со сваей и поднимают в верхнее положение, а сваю устанавливают на место ее забивки.

После включения вибропогружателя и лебедки свая погружается за счет собственного веса, веса вибропогружателя и части веса трактора, передаваемого вдавливающим канатом через вибропогружатель на сваю. Одновременно на сваю действует вибрация, создаваемая низкочастотным погружателем с подрессоренной плитой.

Метод вибровдавливания не требует устройства каких-либо путей для рабочих передвижек, исключает разрушение свай и особенно эффективен при погружении свай длиной до 6 м.

Погружение свай завинчиванием

Метод основан на завинчивании стальных и железобетонных свай со стальныминаконечниками с помощью установок, смонтированных на базе автомобилей или автомобильных тягачей.

Метод — применяют главным образом при устройстве фундаментов под мачты линий электропередачи, радиосвязи и других сооружений, где в достаточной мере могут быть использованы несущая способность винтовых свай и их сопротивление выдергиванию. Эти установки имеют рабочий орган, четыре гидравлические выносные опоры, привод вращения и наклона рабочего органа, гидросистему, пульт управления и вспомогательное оборудование.

Конструкция рабочего органа позволяет выполнять следующие операции: втягиватьвинтовую сваю внутрь трубы рабочего органа (предварительно на сваю надевают инвентарную металлическую оболочку), обеспечивать заданный угол погружения сваи в пределах 0…

450 от вертикали, погружать сваю в грунт путем вращения с одновременным использованием осевого усилия, при необходимости вывертывать сваю из грунта.

Вращение рабочего органа и его наклон осуществляют от коробки отбора мощности автомобиля через соответствующие редукторы.

Рабочие операции при погружении сваи методом завинчивания аналогичны операциям, выполняемым при погружении свай методом забивки или вибропогружением. Только вместо установки и снятия наголовника здесь надевают и снимают оболочки.

Методы ускорения процесса погружения свай

Такие методы основаны либо на энергии давления водяной струи (подмыв грунта), либо на использовании эффекта электроосмоса.

Подмывом грунт разрыхляют и частично вымывают струями воды, вытекающими под давлением из нескольких трубок диаметром 38… 62 мм, укрепленных на свае.

При этом сопротивление фунта у острия сваи снижается, а поднимающаяся вдоль стволавода размывает грунт, уменьшая тем самым трение по боковым поверхностям сваи.

Расположение подмывных трубок может быть боковым, когда две или четыре под-мывные трубки с наконечниками находятся по бокам сваи, и центральным, когда один одно- или многоструйный наконечник размещен по центру погружаемой сваи.

При боковом подмыве (по сравнению с центральным) создаются более благоприятные условия для уменьшения сил трения по боковой поверхности свай. При боковом расположении подмывные трубки крепят таким образом, чтобы наконечники находились у свай на 30…40 см выше острия.

Для подмыва грунта воду в трубки подают под давлением не менее 0,5 МПа. Приподмыве нарушается сцепление между частицами грунта под подошвой и частично по боковой поверхности свай, что может привести к снижению несущей способности сваи. Поэтому сваи на последнем метре или двух метрах погружают без подмыва здбивкой.

Применение подмыва не допускается, если имеется угроза просадки близлежащих сооружений, а также при наличии просадочных грунтов.

Погружение свай с использованием электроосмоса применяют при наличии водонасыщенных плотных глинистых грунтов, моренных суглинков и глин.

Для практической реализации метода погруженную сваю присоединяют к положительному полюсу (аноду) источника тока, а соседнюю с ней погружаемую — отрицательному полюсу (катоду) того же источника тока.

При включении тока вокруг сваи (анод) снижается влажность фунта, а у пофужаемой сваи (катод), наоборот, повышается. После прекращения подачи тока происходит восстановление первоначального состояния фунтовых вод и несущая способность свай, являющихся катодами, возрастает.

Дополнительные операции при пофужении железобетонных свай с использованием электроосмоса связаны с оснащением свай полосами стали — электродами, площадь которых занимает 20…25% боковой поверхности свай. Эта операция отпадает при пофужении металлических свай методом завинчивания.

Технология процессов погружения свай — Все для МГСУ — Учебный портал для студентов

Технология процессов погружения свай

[ · Скачать (10.87 Kb) ] Лекция № 3 Тема 4: Технология процессов погружения свай. Устройство набивных свай и свайных фундаментов.Учебные вопросы:1. Классификации свай.2. Способы погружения готовых свай. 3. Технология устройства набивных свай. 4. Состав комплексного процесса устройства свайных фундаментов и ограждений.Вопрос 1. КЛАССИФИКАЦИИ СВАЙ.   Свайные фундаменты состоят из рядов или групп свай, объединенных по верху ростверком — монолитной или сборно-монолитной лентой, плитой.

Сваи классифицируются по способам передачи вертикальных нагрузок от сооружения, материалу изготовления, конструкции и форме и методам производства свайных работ.

   В зависимости от способа передачи нагрузок на грунт сваи подразделяются на: сваи-стойки и висячие сваи. По материалам выделяют деревянные, бетонные, железобетонные, стальные, грунтовые и комбинированные сваи.   Форма  поперечного сечения свай разнообразна: сплошная — круглого, квадратного, прямоугольного или многоугольного сечения, полая — квадратного с круглой полостью или кольцеобразного сечения (трубчатые); шпунтовая — различных сечений, зависящих от типа сопряжения шпунтин. Сваи бывают заводского изготовления (погружаемые) и набивные. Погружаемые сваи изготовляют на заводах и погружают в грунт теми или иными методами. Набивные сваи устраивают непосредственно в грунте. Вопрос 2. СПОСОБЫ ПОГРУЖЕНИЯ ГОТОВЫХ СВАЙ.   Все технологические приемы устройства свайных оснований с использованием готовых свай можно свести к следующим основным группам способов: забивке свай; вибрационному погружению, вдавливанию, завинчиванию.Ударный метод.   Забивка сваи состоит из операций: передвижения копровой установки к месту забивки сваи, подтягивания сваи к копру, ее выверки и установки в проектную точку забивки; самой забивки; измерения величины забивки сваи и при необходимости динамического испытания сваи.

   Сваи забивают до проектной отметки или до получения расчетного отказа — минимальной величины погружения сваи за один или несколько ударов. В зависимости от размера и формы свайного поля, а также вида грунта применяют рядовую, спиральную и секционную схемы забивки свай.

Вибрационный и виброударный методы.   Вибрационный метод эффективен при несвязных водонасыщенных грунтах. Более широкую область применения имеет виброударный метод погружения свай с помощью вибромолотов, которые по виду привода разделяются на электрические, пневматические, гидравлические и вибромолоты с двигателем внутреннего сгорания. Вибромолоты могут самонастраиваться, т.е. увеличивать энергию удара с повышением сопротивления грунта погружению свай.

Погружение свай вдавливанием и вибровдавливанием.

   Статическое и вибрационное вдавливание свай производят с помощью установок, действующих на сваю массой либо массой и вибрацией одновременно. Для этого используют установки, состоящие из двух тракторов, оборудованных направляющей рамой, опорной плитой, наголовником для передачи давления, соединенным с вдавливающим полиспастом. Трактор с мачтой устанавливают над местом погружения свай и с помощью малой лебедки опускают на землю опорную плиту. Предварительно с помощью малой лебедки сваю помещают в проем мачты трактора, находящегося на грунте. Усилия от тяговой лебедки передаются на наголовник, который начинает перемещаться по направляющим, обеспечивая тем самым вдавливание сваи.Погружение свай завинчиванием   Метод применяется главным образом для устройства фундаментов под мачты линий электропередач, где сваи могут работать на выдергивание. Конструкция рабочего органа позволяет выполнять следующие операции: втягивать винтовую сваю внутрь трубы рабочего органа; обеспечивать заданный угол погружения сваи; погружать сваю в грунт путем вращения с одновременным использованием осевого усилия; при необходимости вывертывать сваю из грунта. Погружение свай подмывом.   Для погружения свай с применением подмыва грунт разрыхляют и частично вымывают струями воды, вытекающими под давлением из нескольких трубок, укрепленных на свае. Расположение подмывных трубок может быть боковым и центральным, когда один одноструйный или многоструйный наконечник размещен по центру погружаемой сваи. Подмыв не допускается, если имеется угроза просадки близлежащих сооружений.Вопрос 3. ТЕХНОЛОГИЯ УСТРОЙСТВА НАБИВНЫХ СВАЙ.   Набивные сваи устраивают непосредственно на стройплощадке, на месте будущего здания или сооружения. Технологический процесс устройства набивных свай включает следующие основные процессы и операции:• проходка скважины с укреплением стенок ствола посредством глинистого раствора или обсадной трубы;• установка арматурного каркаса (в случае армирования тела сваи);• подача и заполнение ствола сваи конструкционным материалом (бе-тонной, растворной, грунтовой смесями; щебнем, гравием, песком) с одновременным извлечением обсадной трубы;• выдерживание бетонной или растворной смеси;• очистка (срубка слоя бетона, раствора) оголовка сваи;• «распушка» арматуры (если данная операция предусмотрена проектом).   Устройство буронабивных свай с креплением стенок скважин обсадными трубами возможно в любых геологических и гидрогеологических условиях. Обсадные трубы можно оставлять в грунте или извлекать из скважин в процессе изготовления свай. Погружают обсадные трубы в процессе бурения скважины гидравлическими домкратами, а также посредством забивки трубы в грунт или вибропогружением. После зачистки забоя и установки в скважине арматурного каркаса скважину бетонируют методом ВПТ.    Буронабивные сваи без обсадной трубы устраивают следующим образом. Для этого используют глинистый раствор, поступающий в скважину по пустотелой буровой штанге. Затем в скважину устанавливают арматурный каркас. Бетонную смесь подают с помощью вибробункера с бетонолитной трубой, которую опускают в скважину. Бетонная смесь, поступая в скважину, вытесняет глинистый раствор. По мере заполнения скважины бетонной смесью бетоновод извлекают.Частотрамбованные сваи устраивают путем забивки обсадных труб, заглушенных металлическими наконечниками. Затем в полость, образованную обсадной трубой, устанавливают арматурный каркас и бетонируют. Одновременно с укладкой смеси извлекают  на небольшую величину обсадную трубу и вновь осаживают ударом молота для уплотнения бетона, причем металлический башмак остается у основания сваи.Вопрос 4. СОСТАВ КОМПЛЕКСНОГО ПРОЦЕССА УСТРОЙСТВА СВАЙНЫХ ФУНДАМЕНТОВ И ОГРАЖДЕНИЙ.     Комплексный процесс устройства свайных фундаментов включает:• цикл подготовительных работ;• погружение готовых или устройство набивных свай;• подготовка основания;• устройство ростверка.   Технология устройства ростверка зависит от его конструкции и типа свай. Ростверки устраивают только после документальной приемки работ по устройству свайного поля. Ростверки могут быть монолитными, сборными и сборно-монолитными.   Сопряжение свайного ростверка со сваями бывает свободно опирающимся и жестким. Свободное опирание ростверка при монолитных ростверках должно выполняться путем заделки голов свай в ростверке на глубину 5—10 см. Свободное опирание принимают для центрально нагруженных свай. Жесткое сопряжение свай с монолитным ростверком осуществляется с заделкой головы сваи в ростверк. При жестком сопряжении верхнюю часть головы сваи разбивают и обнаженную арматуру замоноличивают в ростверк. Срезку оголовков свай выполняют так, чтобы обнажившуюся арматуру можно было отогнуть и сварить с арматурой ростверка. Ростверк бетонируют в инвентарной опалубке. Бетонную смесь следует укладывать горизонтальными слоями равномерно по всей площади ростверка.

   Элементы сборного железобетонного ростверка устанавливают на выравнивающую подсыпку из песка или шлака. При устройстве сборных ростверков необходимо, чтобы оси забитых свай имели отклонение в плане не более +5 см.

Страниц: 3Формат: Word · Скачать Технология процессов погружения свай (10.87 Kb)

Методы погружения свай, технология и особенности

Сваи сегодня широко используются при создании фундаментов. Они способствуют равномерному распределению общей нагрузки, обеспечивают прочность и надежность оснований. При помощи свай можно устраивать фундаменты на нестабильных грунтах, исключать их подвижку.

Существует два вида свай: забивные и набивные. Первые изготавливаются на заводах, привозятся на место установки и забиваются посредством специальных молотов. Набивные создаются на месте, непосредственно в точке расположения. Их созданию предшествует бурение скважины на определенную глубину. После этого устанавливается армированный каркас и происходит заливка.

Геодезические данные оказывают непосредственное влияние на выбор способа погружения свай. Также на него влияет нахождение в непосредственной близости различных объектов.

Методы погружения

Состояние грунта и расчетная длина свай оказывают влияние на выбор определенного способа погружения. Существуют следующие методы:

• вибрационный,
• ударный,
• завинчивание,
• вдавливание,
• буронабивной.

Также могут быть и комбинированные способы: вибровдавливание, виброударный и пр.

Вибрационная технология погружения

При применении данной технологии уменьшается коэффициент трения, происходит уплотнение грунта, расходуется меньшее количество энергии в сравнении с забивным способом. При выполнении работ используются вибромолоты, вибропогружатели. Если предполагается создание фундамента на водонасыщенном грунте, данная технология является просто незаменимой.

Происходит уменьшение сцепления основания сваи и грунта в результате воздействия вибрации. Для ускорения процесса применяют вибромолоты – оборудование, которое сочетает в себе ударную нагрузку с вибрационной.

Ударная технология погружения

Данная технология является одной из наиболее распространенных. Используется специализированное ударное оборудование. Такие молоты могут быть дизельными, гидравлическими и паровоздушными.

Посредством сильных ударов происходит забивание свай. На конец сваи монтируют наголовник. Это необходимо для предотвращения его разрушения в процессе забивания.

Забивание происходит до момента проектного углубления оборудования.

Несмотря на затраты с точки зрения прилагаемых усилий, данный метод используется чаще всего, поскольку он позволяет в кратчайшие сроки установить сваи в любом грунте и продолжить устройство фундамента.

Технология завинчивания

Технология используется при работе со стальными и железобетонными сваями, которые имеют специальный наконечник. Сам процесс завинчивания осуществляется с использованием специализированных установок, располагающихся на рампах автотягачей.

Стальной башмак находится на конце сваи, который завинчивается в грунт. Он представляет собой заостренный наконечник и лопасти. Второй частью является ствол сваи.

Перед погружением сваю крепят в привод установки. Используется средняя мощность оборудования, которое обеспечивает вращение с определенной скоростью. Если грунт отличается высокой плотностью, сваи поднимают и повторно опускают. Как только они погружаются на необходимую глубину, завинчивание заканчивают, а установку транспортируют на следующую точку завинчивания согласно проектному решению.

Технология вдавливания

При плотном грунте, за исключением скальных пород, вдавливание позволяет обеспечить максимальную надежность основания. Предварительно почву изучают и выравнивают для проведения работ. Технология предполагает использование меньшего количества свай в сравнении с другими методами.

Используется специализированное оборудование, в которое на первом этапе устанавливают сваю. Сваи постепенно вдавливают в грунт, используя различную мощность в зависимости от его плотности и состава. Важно помнить, что специализированная техника для вдавливания предполагает наличие масштабного свободного места – более 500 м2.

Буронабивная технология

При использовании данного метода сваи создаются непосредственно на участке. Первоначально они похожи на большие пруты, которые опоясаны арматурой меньшего диаметра. Происходит бурение на необходимую глубину. Далее арматурная конструкция помещается в скважину и производится залитие бетоном. Создание свай возможно с обсадными трубами и без них.

Если установка осуществляется без обсадных труб, вначале создается скважина, затем вливается раствор. Арматура размещается по всей длине или частично – в зависимости от предполагаемых нагрузок. Используется в процессе заливки бетона специальная труба, которая способствует его равномерному распределению.

Если используется обсадная труба, то после бурения первоначально она размещается в скважине. Такой подход способствует сохранению целостности стенок сваи и предотвращению разрушающих внешних воздействий.

Армированный каркас размещается внутри обсадной трубы. Затем происходит бетонирование. Трубы не всегда оставляют на месте. Иногда после заливки и застывания бетона их вытаскивают.

Материал изготовления следует выбирать исходя из того, будут ли трубы оставлены или же демонтированы после заливки.

Выбор в пользу определенного способа погружения зависит от множества факторов, среди которых наиболее важными являются:

• тип свай,
• тип и плотность грунта,
• расчетная нагрузка,
• необходимая глубина погружения,
• бюджет, отведенный на выполнение работ,
• временные сроки и пр.

При учете всех важных факторов, правильном выборе свай и технологии погружения получится получить прочное и надежное основание, которое прослужит на протяжении многих лет, оставаясь целостным и стабильным. Свайные фундаменты обеспечили долговечность различных строительных объектов.