Способы погружения свай в грунт

способов (методов) погружения свай в грунт

Даже самый далекий от темы строительства человек соображает, что основой хоть какого строения является фундамент, и понимает, что от его надежности и корректности выполнения зависит долговечность и крепкость постройки. Когда идет речь о строительстве огромных домов и ответственных объектов, выбирают обычно свайный фундамент. Его можно использовать на всех типах грунта, он обеспечивает постройке наивысшую надежность, ну и на установка такового фундамента времени уходит меньше, чем на строительство ленточного либо хоть какого другого типа основания. Для свайного фундамента употребляются различные типы свай и различные методы их погружения. Выбор находится в зависимости от типа грунта, расположения рядом других объектов, нрава строения, длины свай и массы других причин. Разберемся, какие способы погружения свай в грунт есть, и когда лучше использовать тот либо другой способ.

Для начала несколько слов о видах свай. Они бывают набивными и забивными. 1-ые получаются в итоге установки арматурного каркаса в заблаговременно приготовленную скважину и следующей заливкой бетоном. Забивные сваи привозятся на место установки уже готовыми, для их транспортировки конкретно к точке погружения употребляют крановые установки. Когда молвят о погружении, имеют в виду конкретно забивные сваи.

Погружение свай в грунт создают разными способами:

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

Комбинирование неких из этих методов позволяет гласить о нескольких смешанных способах погружения свай:

  • виброударный;
  • вибровдавливание;
  • погружение с подмывом грунта;
  • погружение с внедрение электроосмоса.

Разберемся с основными тонкостями каждого способа.

Погружение свай завинчиванием

Способ употребляются для винтообразных свай. Они состоят из 2-ух частей: металлической наконечник с прилегающими к нему лопастями (обеспечивает легкое вхождение в грунт) и сам ствол сваи из стали либо железобетона. Завинчивание употребляют при строительстве мостов, линий ЛЭП и иных объектов с большой нагрузкой. Нормально способ подходит для внедрения на неплотных либо подтапливаемых грунтах, может употребляться в критериях хоть какого климата. Винтообразные сваи можно вкручивать даже в зонах с плотной застройкой.

Завинчивание получается благодаря специальному оборудованию, которое устанавливается на раму автотягача. На приводе установки сваю укрепляют в инвентарной оболочке (не при помощи оголовника). Вращающий момент от оборудования благодаря коробки перебегает на сваю, она начинает крутиться и заглубляться в грунт. Если грунт очень плотный, то допускается маленькое поднятие сваи и повторный пуск механизма. После того, как требуемая глубина достигнута, свая разжимается.

Вибрационный способ погружения свай

Благодаря вибрации, которая передается на сваю особым оборудованием, существенно понижается сила трения и сопротивление грунта. Вот поэтому для погружения сваи на проектную глубину часто будет нужно еще меньше усилий, чем при забивке. Нельзя забывать, что при вибрировании так же, как и при ударном методе, осуществляется уплотнение грунта приблизительно на 1,5-3 поперечника сваи (все находится в зависимости от типа грунта), так что можно гласить о возникновении дополнительных несущих возможностей.

Данный метод предугадывает внедрение вибропогружателей. Такие установки через наголовник передают на сваю механические вибрации определенной частоты. Благодаря схожему воздействию грунт становится вроде бы плывучим, и свая начинает погружаться под действием собственного веса. Если идет речь о длинноватых томных сваях, то употребляют низкие частоты, для легких маленьких свай больше подходят высочайшие частоты (более 1500 колебаний за минуту).

Процесс погружения начинается с установки вибропогружателя в начальное положение, крепления сваи и ее выравнивания по вертикали. До работ рекомендуется выполнить пробное включение, чтоб убедиться в отсутствии отклонений от вертикали. Схожее оборудование стоит недешево, ну и управлять им должны квалифицированные спецы: стоимость на вибропогружатель, поточнее цена его использования, будет ниже, если пользоваться услугами аренды. и по всей Рф аренду таких установок предлагает ГК «Буровые Технологии»: в цена включены услуги опытнейшего оператора.

Вибрационный способ погружения свай советуют использовать в последующих случаях:

  • песочные и водонасыщение грунты. Сваи-оболочки, железный шпунт и железобетонные сваи в данном случае погружаются со скоростью 3,5-7 м/мин;
  • на маловлажных и плотных грунтах способ также применим, но для этого придется за ранее пробурить скважину;
  • при погружении в глинистые и томные суглинистые грунты за 15-30 см до заслуги проектной глубины лучше перебегать на ударный метод.

Учтите, что в критериях плотной городской застройки, вибрация должна употребляться только только в нерезонансных режимах. Лучше, чтоб частота колебаний была не выше 40-50 Гц.

Погружение свай методом подмыва грунта

Способ подмыва грунта употребляется на сыпучих и рыхловатых грунтах (песочные и супесчаные грунты) для установки свай огромного поперечника и длины. Не допускается использовать способ на просадочных грунтах и при опасности просадки близкорасположенных построек. Метод основывается на смачивании грунта и следующем понижении силы трения, по этому свая просто заходит в грунт под действием своей массы и массы молота, установленного на нее.

В наконечник либо боковые стены сваи встраиваются трубки, по которым подается вода под высочайшим напором (около 0,5 МПа). Под воздействием воды грунт становится более мягеньким, покладистым, рыхловатым и вымывается. Этот принцип нам знаком еще из песочницы. Сопротивление грунта свае понижается, вода также размывает прилегающие стенам сваи слои грунта, снижая силу трения. Трубки подачи воды имеют поперечник 38-62 мм. Боковой подмыв (обеспечивается 2 либо 4 трубками по краям сваи, на 30-40 см выше острия) более отлично понижает силу трения стен сваи по сопоставлению с центральным подмывом (обеспечивается одно- либо многоструйным наконечником по центру сваи).

Понятно, что о высочайшей несущей возможности в этом случае речь не идет, потому нередко метод подмыва сочетают с ударным методом. В данном случае понижаются расходы и увеличивается надежность обустраиваемого фундамента.

Ударный способ погружения свай

Ударный способ подразумевает передачу свае поступательной энергии, благодаря которой она погружается в толщу грунта, вытесняя его часть наружу либо уплотняя его. Для этого употребляют сложные и томные механизмы – ударные самоходные либо рельсовые установки. Для их передвижения по строительной площадке нужна ровненькая поверхность, потому за ранее местность нужно выровнять. Свая удерживается в вертикальном положении благодаря копрам, типичным стрелам.

На первых шагах погружение осуществляется медлительно, чтоб можно было держать под контролем верный угол наклона. На саму сваю повлияет штанговый либо трубчатый молот. При схожем весе трубчатый молот имеет в 2-3 раза более высшую силу удара, чем штанговый. Чтоб сваебойное оборудование не разрушило сваю, применяется особый наголовник. Погружение длится до того времени, пока свая не достигнет проектной глубины.

К основным преимуществам способа относят:

  • возможность проведения работ на любом типе грунта;
  • высочайшая скорость и производительность монтажных работ;
  • увеличение несущих параметров фундамента, потому что сваи, погружаясь в грунт, уплотняют его в зоне на 2-3 поперечника вокруг себя;
  • работы можно проводить фактически в всякую погоду.

Метод электроосмоса при погружении свай

Способ электроосмоса нельзя считать самостоятельным – это, быстрее, метод упрощения процесса погружения сваи. Отлично подходит для плотных и водонасыщенных глинистых грунтов и суглинков. Сущность способа заключается в соединении 2-ух свай в электронную сеть. Уже погруженная свая играет роль анода, а еще не забитая – катода. При включении тока грунт около анода теряет воду – она перебегает в зону около катода. В более мокроватый грунт, как понятно, опустить сваю намного проще. Погружение осуществляется ударным способом или вдавливанием.

После того, как в сети пропадет ток, характеристики грунта будут восстановлены в маленький срок, так что переживать по поводу несущей возможности такового фундамента не стоит.

Виброударный способ

Как надо из наименования, этот способ подразумевает комбинирование вибрационной и ударной нагрузки. На сваю сразу действуют и колебания, и удары, что позволяет ей стремительно и относительно просто заходить в почву. Таковой метод употребляют на плотных грунтах, где другой способ окажется нерезультативным.

Установка, которая производит виброударное погружение, имеет две рамы: на одной размещается электрогенераторный ударный аппарат, на 2-ой – стрела с вибропогружателем. Вибропогружатель соединяется со сваей с помощью наголовника, дальше происходит размещение сваи и пуск механизма. Схожим методом можно погружать сваи длиной до 6 м.

способов (методов) погружения свай в грунт

Даже самый далекий от темы строительства человек соображает, что основой хоть какого строения является фундамент, и понимает, что от его надежности и корректности выполнения зависит долговечность и крепкость постройки. Когда идет речь о строительстве огромных домов и ответственных объектов, выбирают обычно свайный фундамент. Его можно использовать на всех типах грунта, он обеспечивает постройке наивысшую надежность, ну и на установка такового фундамента времени уходит меньше, чем на строительство ленточного либо хоть какого другого типа основания. Для свайного фундамента употребляются различные типы свай и различные методы их погружения. Выбор находится в зависимости от типа грунта, расположения рядом других объектов, нрава строения, длины свай и массы других причин. Разберемся, какие способы погружения свай в грунт есть, и когда лучше использовать тот либо другой способ.

Для начала несколько слов о видах свай. Они бывают набивными и забивными. 1-ые получаются в итоге установки арматурного каркаса в заблаговременно приготовленную скважину и следующей заливкой бетоном. Забивные сваи привозятся на место установки уже готовыми, для их транспортировки конкретно к точке погружения употребляют крановые установки. Когда молвят о погружении, имеют в виду конкретно забивные сваи.

Погружение свай в грунт создают разными способами:

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

Комбинирование неких из этих методов позволяет гласить о нескольких смешанных способах погружения свай:

  • виброударный;
  • вибровдавливание;
  • погружение с подмывом грунта;
  • погружение с внедрение электроосмоса.

Разберемся с основными тонкостями каждого способа.

Ударный способ подразумевает передачу свае поступательной энергии, благодаря которой она погружается в толщу грунта, вытесняя его часть наружу либо уплотняя его. Для этого употребляют сложные и томные механизмы – ударные самоходные либо рельсовые установки. Для их передвижения по строительной площадке нужна ровненькая поверхность, потому за ранее местность нужно выровнять. Свая удерживается в вертикальном положении благодаря копрам, типичным стрелам.

На первых шагах погружение осуществляется медлительно, чтоб можно было держать под контролем верный угол наклона. На саму сваю повлияет штанговый либо трубчатый молот. При схожем весе трубчатый молот имеет в 2-3 раза более высшую силу удара, чем штанговый. Чтоб сваебойное оборудование не разрушило сваю, применяется особый наголовник. Погружение длится до того времени, пока свая не достигнет проектной глубины.

К основным преимуществам способа относят:

  • возможность проведения работ на любом типе грунта;
  • высочайшая скорость и производительность монтажных работ;
  • увеличение несущих параметров фундамента, потому что сваи, погружаясь в грунт, уплотняют его в зоне на 2-3 поперечника вокруг себя;
  • работы можно проводить фактически в всякую погоду.

Благодаря вибрации, которая передается на сваю особым оборудованием, существенно понижается сила трения и сопротивление грунта. Вот поэтому для погружения сваи на проектную глубину часто будет нужно еще меньше усилий, чем при забивке. Нельзя забывать, что при вибрировании так же, как и при ударном методе, осуществляется уплотнение грунта приблизительно на 1,5-3 поперечника сваи (все находится в зависимости от типа грунта), так что можно гласить о возникновении дополнительных несущих возможностей.

READ  На каком расстоянии устанавливают винтовые сваи

Данный метод предугадывает внедрение вибропогружателей. Такие установки через наголовник передают на сваю механические вибрации определенной частоты. Благодаря схожему воздействию грунт становится вроде бы плывучим, и свая начинает погружаться под действием собственного веса. Если идет речь о длинноватых томных сваях, то употребляют низкие частоты, для легких маленьких свай больше подходят высочайшие частоты (более 1500 колебаний за минуту).

Процесс погружения начинается с установки вибропогружателя в начальное положение, крепления сваи и ее выравнивания по вертикали. До работ рекомендуется выполнить пробное включение, чтоб убедиться в отсутствии отклонений от вертикали. Схожее оборудование стоит недешево, ну и управлять им должны квалифицированные спецы: стоимость на вибропогружатель, поточнее цена его использования, будет ниже, если пользоваться услугами аренды. и по всей Рф аренду таких установок предлагает ГК «Буровые Технологии»: в цена включены услуги опытнейшего оператора.

Вибрационный способ погружения свай советуют использовать в последующих случаях:

  • песочные и водонасыщение грунты. Сваи-оболочки, железный шпунт и железобетонные сваи в данном случае погружаются со скоростью 3,5-7 м/мин;
  • на маловлажных и плотных грунтах метод также применим, но для этого придется за ранее пробурить скважину;
  • при погружении в глинистые и томные суглинистые грунты за 15-30 см до заслуги проектной глубины лучше перебегать на ударный метод.

Учтите, что в критериях плотной городской застройки, вибрация должна употребляться только только в нерезонансных режимах. Лучше, чтоб частота колебаний была не выше 40-50 Гц.

Как надо из наименования, этот способ подразумевает комбинирование вибрационной и ударной нагрузки. На сваю сразу действуют и колебания, и удары, что позволяет ей стремительно и относительно просто заходить в почву. Таковой метод употребляют на плотных грунтах, где другой способ окажется нерезультативным.

Установка, которая производит виброударное погружение, имеет две рамы: на одной размещается электрогенераторный ударный аппарат, на 2-ой – стрела с вибропогружателем. Вибропогружатель соединяется со сваей с помощью наголовника, дальше происходит размещение сваи и пуск механизма. Схожим методом можно погружать сваи длиной до 6 м.

Этот метод сочитает ударный, вибрационный способ и способ вдавливания. На сваю действуют сходу три силы. Установка, которой создают работы, состоит из электрогенератора (работает от тракторного либо экскаваторного мотора), 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.

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.

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 при погружении свай

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

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

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.

способ, погружение, свая, грунт

Похожие публикации

Керамическая плитка сегодня присутствует в каждой квартире. Она находит применение в тех помещениях, где часто…

Следы от ржавчины и желтый налет на когда-то белоснежной ванне могут существенно испортить интерьер всего…

Готовить различные блюда в духовке одно удовольствие – выставил необходимую температуру, включил таймер и пошел…

Способы погружения свай в грунт

В тех случаях, когда с поверхности залегают слои слабых грунтов, которые не могут служить основанием для фундаментов мелкого заложения проектируемого сооружения, возникает необходимость передачи нагрузки на более плотные слои, расположенные на глубине. В подобных ситуациях чаще всего прибегают к устройству свайного фундамента.

Сваей называют погруженный в готовом виде или изготовленный в грунте стержень, предназначенный для передачи нагрузки от сооружения на грунт основания.

Распределительные плиты или балки, объединяющие головы свай, выполняются, как правило, из железобетона и называются ростверками. Ростверк воспринимает, распределяет и передает на сваи нагрузку от расположенного выше сооружения.

По способу заглубления в грунт различают следующие виды свай:

а) предварительно изготовленные забивные и вдавливаемые железобетонные, деревянные и стальные, погружаемые в грунт без его разбуривания или в лидерные скважины с помощью молотов, вибропогружателей, виброустройств, а также железобетонные сваи-оболочки диаметром до 0,8 м, заглубляемые вибропогружателями без выемки или с частичной выемкой грунта и не заполняемые бетонной смесью;

б) сваи-оболочки железобетонные, погружаемые вибропогружателями с выемкой грунта из их полости и заполняемые частично или полностью бетонной смесью;

в) набивные бетонные и железобетонные, устраиваемые в грунте путем укладки бетонной смеси в скважины, образованные в результате принудительного вытеснения – отжатия грунта;

г) буровые железобетонные, устраиваемые в грунте путем заполнения пробуренных скважин бетонной смесью или установки в них железобетонных элементов. Набивную сваю, скважина которой получена бурением, принято называть буронабивной.

Забивные железобетонные сваи размером поперечного сечения до 0,8 м включительно и сваи-оболочки диаметром 1 м и более следует подразделять:

По конструктивным признакам сваи классифицируются:

по форме поперечного сечения — квадратные, круглые, прямоугольные, треугольные, трапецеидальные, трубчатые, переменного поперечного сечения (сваи с профилированной боковой поверхностью и т. п.);

по длине — цельные и составные (из отдельных секций);

по материалу ствола — железобетонные, бетонние, металлические, деревянные, грунтобетонные, комбинированные (например, стальная или асбестоцемент-ная оболочка, заполненная бетоном н т. п.), при этом ствол сваи — сплошной или пустотелый;

по способу армирования — 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 с ненапрягаемой продольной арматурой, круглой или периодического профиля, предварительно напряженной стержневой, проволочной арматурой, с поперечным армированием ствола либо без него. Продольная рабочая арматура в свае может быть расположена по углам или по периметру сечении; сваи могут иметь центральное армирование одним предварительно напряженным стержнем в центре ствола или пирамидальное — в голове стержни расположены по периметру сечения и сходятся в пучок в острие сваи;

READ  Способы почистить крышу самостоятельно от снега лайфхак

по конструкции нижнего конца — сваи с острым или тупым концом, с закрытым или открытым нижним концом (для полых свай), с уширением в одном или в нескольких уровнях. Уширение может быть образовано разбуриванием полости, вытрамбовыванием тяжелыми трамбовками, раскрытием специального наконечника (сваи с лучевидной пятой), взрывом (камуфлетные уширении).

Набивные сваи по способу устройства подразделяют на:

а) набивные, устраиваемые путем погружения (забивкой, вдавливанием или завинчиванием) инвентарных труб, с последующим извлечением этих труб по мере заполнения скважин бетонной смесью;

б) набивные виброштампованные, устраиваемые в пробитых скважинах путем заполнения скважин жесткой бетонной смесью, уплотняемой виброштампом;

в) набивные в выштампованном ложе, устраиваемые путем выштамповки в грунте скважин пирамидальной или конусной формы с последующим заполнением их бетонной смесью.

Буровые сваи по способу устройства подразделяют на:

а) буронабивные сплошного сечения с уширениями и без них, бетонируемые в скважинах, без крепления стенок и с закреплением стенок скважин

глинистым раствором или инвентарными извлекаемыми обсадными трубами;

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

б) буронабивные с применением технологии непрерывного полого шнека;

в) баретты. буровые сваи, изготавливаемые технологическим оборудованием типа плоский грейфер или грунтовая фреза;

г) буронабивные с камуфлетной пятой, устраиваемые путем бурения скважин с последующим образованием уширения;

д) буроинъекционные диаметром 0,15-0,35 м, устраиваемые в пробуренных скважинах

путем нагнетания (инъекции) в них мелкозернистой бетонной смеси;

е) буроинъекционные диаметром 0,15-0,35 м, выполняемые с уплотнением окружающего грунта путем обработки скважины по разрядно-импульсной технологии (серией разрядов импульсов тока высокого напряжения. РИТ);

ж) сваи-столбы, устраиваемые путем бурения скважин с уширением или без него диаметром 0,8 м и более;

з) буроопускные сваи с камуфлетной пятой, отличающиеся от буронабивных свай с камуфлетной пятой тем, что после образования и заполнения камуфлетного уширения в скважину опускают железобетонную сваю.

Способы погружения свай в грунт

способ, погружение, свая, грунт

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

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.

свай осуществляется с помощью мощных гидродомкратов и применяется тогда, когда нельзя использовать забивку или вибропогружение (вблизи существующих зданий), также применяется при усилении существующих фундаментов.

свай, снабженных на конце винтовыми лопастями (винтовые сваи), осуществляется особыми механизмами, называемыми кабестанами.

По расчетной схеме сваи подразделяют на жесткие, или короткие, изгибом которых можно пренебречь, и конечной жесткости (средней жесткости и гибкие), или длинные, для которых необходим учет влияния изгиба.

Скважину для погружения сваи, помимо бурения, можно получить и другими способами:

Такой способ формирования скважин приводит к значительному уплотнению грунта основания, что повышает несущую способность изготавливаемых свай.

По условиям взаимодействия с грунтом сваи следует подразделять

на сваи-стойки и висячие (сваи трения).

К сваям-стойкам следует относить сваи всех видов, опирающиеся на скальные грунты, а забивные сваи, кроме того. на малосжимаемые грунты. Силы сопротивления грунтов, за исключением отрицательных (негативных) сил трения, на боковой поверхности свай-стоек в расчетах их несущей способности по грунту основания на сжимающую нагрузку не учитываются.

К висячим сваям (сваям трения) следует относить сваи всех видов, опирающиеся на сжимаемые грунты и передающие нагрузку на грунты основания боковой поверхностью и нижним концом. К малосжимаемым грунтам относятся крупнообломочные грунты с песчаным заполнителем средней плотности и плотным, а также глины твердой консистенции в водонасыщенном состоянии с модулем деформации 50 МПа.

Взаимодействие свай с окружающим грунтом носит сложный характер и зависит от процессов происходящих в грунте при изготовлении и при их работе под эксплуатационными нагрузками. Процессы оказывают влияние на несущую способность и осадки свайного фундамента, от их правильного учета во многом зависит точность расчета и экономическая эффективность применения свай.

На сегодняшний день на отечественном строительном рынке представлено достаточно большое количество компаний, специализирующихся на устройстве различных типов свайных фундаментов. Эти предприятия предлагают различные технологии выполнения свай, различное их качество и цены. Выбор той или иной технологии зависит от конкретных геологических и гидрогеологических условий, схемы и конструкции возводимого или реконструируемого сооружения, окружающей застройки и ее технического состояния.

СВАИ, УСТРАИВАЕМЫЕ ПО ТЕХНОЛОГИИ ДВОЙНОГО ВРАЩАТЕЛЯ (DOUBLE ROTARY)

Устройство свай по технологии двойного вращателя (DoubleRotary) заключается в бурении скважины с использованием непрерывного проходного шнека под защитой инвентарной обсадной трубы (рисунок 1). Особенность технологии заключается в том, что бурение скважины происходит при одновременном правом вращении непрерывного проходного шнека внутри обсадной трубы и левом вращении трубы.

Схема устройства свай по технологии DoubleDrilling

Технология устройства свай методом бурения с использованием двойного вращателя (DoubleRotary) состоит из следующих операций :

Установка винтовых свай / Дом независимости. 2 серия.

установка бурового станка на точку бурения (а);

бурение скважины (б) на требуемую глубину с одновременным погружением шнека (правое вращение) и обсадной трубы (левое вращение);

бетонирование скважины через сердечник шнека с одновременным подъемом шнека и обсадной трубы (в);

смещение буровой установки относительно скважины и выгрузка грунта из обсадной трубы при левом вращении шнека (г);

погружение арматурного каркаса в скважину, заполненную бетоном, с помощью вибратора, подвешенного к стреле крана (д);

формирование оголовка сваи для связи с ростверком (е).

Вид буровой установки RTG 21 BAUER (а) и двойного вращателя (б)

Опыт применения технологии устройства свай с использованием двойного вращателя показывает, что она незаменима при работах в застроенной части города и может использоваться как для изготовления несущих свай под конструкции здания, так и для выполнения ограждения котлована методом секущихся или соприкасающихся свай. Сегодня используются буровые машины с двойным вращателем (DoubleRotary), позволяющим изготавливать сваи диаметром до 520 мм и глубиной до 25 м.

К преимуществам технологии можно отнести следующее:

она применима для всех видов дисперсных грунтов (несвязные плотные грунты, илы, твердые глины);

отсутствие шума и значимых вибрационных воздействий позволяет устраивать сваи вблизи существующих зданий;

высокая производительность за счет простого извлечения грунта шнеком;

высокое качество заполнения скважины бетоном за счет подачи бетона под давлением;

параметры бурения контролируются высокоточным бортовым компьютером.

БУРОНАБИВНЫЕ СВАИ, ИЗГОТАВЛИВАЕМЫЕ НЕПРЕРЫВНЫМ ПРОХОДНЫМ ШНЕКОМ (CFA)

Технология устройства буронабивных свай с использованием непрерывного проходного шнека CFA (Continuous Flight Auger). Данная технология изготовления свай заключается в погружении рабочего органа — полого проходного шнека — на необходимую глубину. Грунт извлекается в объеме разбуриваемой скважины и доставляется на поверхность посредством реборд, наваренных по спирали по всей длине трубы.

Схема устройства свай непрерывным проходным шнеком

Технология устройства свай непрерывным проходным шнеком включает в себя следующую последовательность операций:

установка бурового станка на точку предполагаемого устройства сваи (а);

погружение шнековой колонны до проектной отметки (б);

постепенное извлечение шнека из скважины с одновременным ее заполнением бетонной смесью, подаваемой через полый шнек бетононасосом (в);

перемещение станка на следующую точку бурения (г);

погружение в скважину, заполненную бетонной смесью арматурного каркаса с помощью вибратора (д);

формирование оголовка сваи для связи с ростверком (е).

При внедрении проходного шнека происходит частичное уплотнение грунта, а также некоторое разупрочнение контактной зоны «свая-грунт» в процессе разрушения грунта бурением. Технология положительно показала себя при использовании в грунтах, имеющих слои, существенно различающиеся по прочности. Особенно эффективна она при проходке большой толщи песков, полутвердых и тугопластичных суглинков, когда применение технологии изготовления свай уплотнения невозможно.

Недоучет тиксотропного разупрочнения водонасыщенных пылевато-глинистых грунтов, возникающего в околосвайном массиве грунта при устройстве свай по данной технологии, при последовательном изготовлении свай без «отдыха» приводит к существенному перерасходу бетонной смеси (в 2–7 раз).

Повышенный расход бетонной смеси, как правило, имеет место, когда в инженерно-геологическом разрезе площадки присутствуют значительные по толще слои текучих, текучепластичных суглинков и супесей с низкими прочностными характеристиками.

Необходимо обратить внимание на тот момент, что при устройстве свай по данной технологии происходит тиксотропное разупрочнение грунта в околосвайном массиве, следствием чего является ограничение по использованию данной технологии вблизи существующих зданий, если модуль деформации грунта меньше 5 МПа, а угол внутреннего трения меньше 10.

Огромными преимуществами технологии являются высокая производительность и высокое качество заполнения скважины бетоном благодаря тому, что бетонная смесь подается, во-первых, под давлением, а во-вторых, при помощи бетононасоса.

Буронабивные сваи, выполненные по данной технологии, при испытаниях несущей способности по грунту статической нагрузкой показывают, как правило, результаты выше проектных.

БУРОНАБИВНЫЕ СВАИ, УСТРАИВАЕМЫЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ КОРОТКИХ ПРОХОДНЫХ ШНЕКОВ

Технология устройства свай с использованием коротких проходных шнеков заключается в бурении скважины с использование малогабаритных буровых станков с последовательным наращиванием шнековой колонны. Соединение шнеков осуществляется при помощи специальных замковых соединений. Эта технология получила широкое распространение в геотехническом строительстве вследствие ее простоты, мобильности и возможности применения в стесненных условиях при реконструкции. Для изготовления свай могут применяться буровые станки отечественного производства СБУ-100, ПБУ-50 и зарубежные станки, которые позволяют устраивать буронабивные сваи диаметром до 450 мм и длиной до 25–35 м

Схема устройства свай короткими проходными шнеками

Технологическая последовательность устройства свай с использованием коротких проходных шнеков включает в себя:

установку бурового станка на точку предполагаемого устройства сваи (а);

погружение шнека до проектной отметки (б);

постепенное извлечение шнека из скважины с одновременным ее заполнением бетонной смесью, подаваемой через полый шнек бетононасосом (в);

перемещение станка на следующую точку бурения (г);

погружение в скважину, заполненную бетонной смесью арматурного каркаса с помощью вибратора (д). В качестве преимуществ данной технологии можно назвать:

отсутствие значимых вибрационных воздействий позволяет устраивать сваи вблизи существующих зданий;

малые габариты буровых станков (рис.7) позволяют работать в стесненных условиях и использовать технологию при усилении фундаментов.

Установка Klemm KR-70 для устройства свай короткими шнеками

Следует, однако, отметить, что технология устройства свай с использованием коротких проходных шнеков имеет жесткие технологические требования по обеспечению сплошности ствола выполняемой сваи. Данное условие обеспечивается определенным сочетанием скорости подъема снаряда при заполнении скважины бетоном и давления подачи бетонной смеси на забой. Мы рекомендуем при выполнении данных свай проверять их на сплошность методом SIT.

Технология струйной цементации грунтов появилась практически одновременно в трех странах. Японии, Италии, Англии. Инженерная идея оказалась настолько плодотворной, что в течение последнего десятилетия технология струйной цементации мгновенно распространилась по всему миру, позволяя не только более эффективно решать традиционные задачи, но и найти новые решения иных многочисленных сложных проблем в области подземного строительства.

Сущность технологии заключается в использовании энергии высоконапорной струи цементного раствора для разрушения и одновременного перемешивании грунта с цементным раствором в режиме «mix-in-place» (перемешивание на месте). После твердения раствора образуется новый материал – грунтобетон, обладающий высокими прочностными и деформационными характеристиками.

Высоконапорная струя цементного раствора.

По сравнению с традиционными технологиями инъекционного закрепления грунтов струйная цементация позволяет укреплять практически весь диапазон грунтов – от гравийных отложений до мелкодисперсных глин и илов. Другим важным преимуществом технологии является чрезвычайно высокая предсказуемость результатов укрепления грунтов. Это дает возможность уже на этапе проектирования и заключения подрядных договоров достаточно точно рассчитать геометрические и прочностные характеристики создаваемой подземной конструкции (свая, участок подпорной стенки и т.д.), а соответственно – трудозатраты, материалы и стоимость подрядных работ.

READ  Можно ли обшить баню снаружи сайдингом

Для объективности отметим, что в начале 80-х годов в нашей стране также были сделаны попытки развития технологии, однако в связи с отсутствием отечественных цементировочных насосов строительные организации так и не смогли выйти за рамки научных и производственных экспериментов.

Устройство свай из грунтобетона выполняют в два этапа – в процессе прямого и обратного хода буровой колонны.

Во время прямого хода производят бурение лидерной скважины до проектной отметки. Буровой раствор поступает через открытый прямой клапан в буровой наконечник для удаления шлама в процессе бурения. В качестве бурового раствора используется вода, бентонитовый или цементный раствор.

В процессе обратного хода в сопла монитора, расположенного на нижнем конце буровой колонны, подают под высоким давлением цементный раствор и начинают подъем колонны с одновременным ее вращением.

При создании высокого давления прямой клапан закрывается, преграждая проникновение цементного раствора в буровой наконечник, поэтому весь цементный раствор поступает исключительно в сопла монитора.

Так как разрушение и замешивание грунта требует высоких значений кинетической энергии струи раствора, для реализации схемы струйной цементации необходимо применение мощного высоконапорного цементировочного насоса. Практика показала, что давление нагнетания должно составлять от 400 до 700 атм., а мощность двигателя должна быть не ниже 350 л.с.

3.2 Способы погружения свай

Другой «изюминкой» технологического оборудования является монитор, оснащенный обратным и прямым клапаном, а также соплами. Назначение сопел – преобразование высокого давления раствора, развиваемого цементировочным насосом, в кинетическую энергию струи. В связи с высокими абразивными свойствами цементного раствора сопла изготавливаются из специального металлокерамического состава. Диаметр сопел составляет 1,6-3,0 мм. Для получения высокой однородности грунтобетона количество сопел в мониторе составляет 2-6 шт.

Все части напорной магистрали (резинометаллические шланги, клапана, вертлюг, буровые штанги) должны выдерживать с высокое давление, а также абразивное воздействие цементного раствора.

К сожалению, отечественная промышленность не производит вышеперечисленное оборудование для струйной цементации, а приобретение подобного оборудования в полном комплекте у ведущих зарубежных фирм является достаточно дорогостоящим мероприятием.

Отопление, водоснабжение, канализация

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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.

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.