Технология забивки свай

№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.

Какие сваи мы используем для забивки

Можно выделить следующие виды сваи по способу их забивания:

• Буро забивные;
• Забивные;
• Вдавливаемые;
• Буроиньекционные;

Выбор того или иного способа забивки сваи зависит от технико-экономических показателей и учета достоинств и недостатков того или иного метода. Наша компания погружает сваи методом забивки и вдавливания и располагает для этого всем необходимым оборудованием. Для забивки мы используем железобетонные сваи, классифицирующиеся согласно стандарту ГОСТ № 19804 по типу «С» и «СГ»:

• Тип «С» — железобетонные сваи сплошного квадратного сечения 30*30, 35*35 и 40*40 см. (цельные и составные);
• Тип «СГ» — сваи прямоугольного сечения 25*35 сантиметров.

Важно: данные сваи полностью обеспечивают потребности жилищного и промышленного строительства, они могут использоваться для обустройства фундаментов под дома любой этажности во всех распространенных в центральном регионе России типах грунтов. Сваи квадратного сечения изготавливаются из бетона марок М200 и М250, они соответствуют стандарту морозостойкости F100 (без снижения первоначальной прочности выдерживают сто циклов замораживания и оттаивания) и стандарту водонепроницаемости W2 (обладают нулевым водопоглощением при прямом давлении жидкости в 0.2 мПа)

Сваи квадратного сечения изготавливаются из бетона марок М200 и М250, они соответствуют стандарту морозостойкости F100 (без снижения первоначальной прочности выдерживают сто циклов замораживания и оттаивания) и стандарту водонепроницаемости W2 (обладают нулевым водопоглощением при прямом давлении жидкости в 0.2 мПа).

Рис: Железобетонные сваи квадратного сечения тип «С»

Длина цельных свай квадратного сечения может доходить до 14 метров. При необходимости заглубления опоры на большую глубину мы используем составные сваи, которые состоят из двух соединяющихся элементов, общая длина которых при наращивании может доходить до 28 метров. Данные сваи укрепляются армокаркасом, что обуславливает их высокую механическую прочность и ударостойкость (при погружении оголовки используемых нами свай не повреждаются под воздействием ударов дизельмолота).

Важно: при необходимости мы можем использовать сваи с предварительно напрягаемой арматурой (технология дополнительного уплотнения бетона), которые способны выдерживать максимальные нагрузки в процессе эксплуатации. Также наша компания выполняет погружение стального шпунта

Мы работаем со следующими видами шпунтового металлопроката:

Также наша компания выполняет погружение стального шпунта. Мы работаем со следующими видами шпунтового металлопроката:

• Шпунт Ларсена, тип Л4, Л5, Л5-УМ;
• Трубошпунт диаметром до 100 см;
• Плоский шпунт.

Рис: Стальной корытообразный шпунт Ларсена

По индивидуальной договоренности с клиентом мы можем осуществить погружение шпунта любых распространенных типоразмеров.

Ударный метод

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

Виды ударных установок

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

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

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

Свайный фундамент – плюсы и минусы

В числе преимуществ свайного фундамента можно выделить:

• исключение риска просадки здания вследствие пучения почвы или подтопления. Сваи опираются либо на твердый грунт, либо имеют рифленую поверхность, что позволяет им передавать нагрузку от здания через боковые стенки на почву;
• применимость практически на всех видах грунтов. При этом фундамент будет обладать надежностью, устойчивостью и отличной несущей способностью. Использовать свайный фундамент показано даже в регионах с высокой сейсмической активностью. Все благодаря тому, что сваи устойчивы к сгибающим и выталкивающим воздействиям;
• сокращение трудоемкости выполнения работ;
• снижение расхода бетонной смести и армирующего металла;
• существенное снижение объема земляных работ, за счет отсутствия необходимости рытья траншеи или котлована. Этот факт позволяет также обойтись без вывоза вынутого грунта или его складирования, а также без обратной засыпки;
• возможность отказа от выполнения «мокрых работ» при использовании стальных или железобетонных свай заводского производства;
• сокращение временных расходов на постройку основания;
• отсутствие ограничения на время проведения работ. Свайный фундамент можно обустраивать в любое время года, в т.ч. зимой. Данный вид фундамента рекомендован для применения в северных регионах России;
• экономичность обустройства. Особенно в сравнении с ленточным и плитным типами фундаментов.

В числе недостатков стоит выделить следующие:

• сложность подведения коммуникаций;
• невозможность устройства подвала под домом на сваях;
• необходимость тщательного расчета и проектирования свайного поля. Как правило, этот вид работ поручается специалистам, что приводит к дополнительным затратам;
• необходимость сооружения ростверка или ростверковой плиты;
• сложность изготовления цоколя;
• необходимость привлечения техники для установки свай, их доставки и разгрузки.

Наши услуги

Строительная занимается погружением железобетонных свай методом ударной забивки. Данную технологию мы реализуем с помощью современных копровых установок, оборудованных дизельными и гидравлическими молотами, демонстрирующими высокую эффективность при работе в любых грунтовых условиях. Мы готовы качественно выполнить весь спектр свайных работ: от поставки железобетонных конструкций и шпунта, соответствующих всем требованиям ГОСТ, и геодезической разбивки свайного поля, до погружения ЖБ свай и их статических и динамических испытаний. Если вы ищите ответственного подрядчика, обращайтесь в нашу компанию. Мы гарантируем, что любой, даже самый сложный проект, будет реализован с высочайшем уровнем качества в минимальные сроки. При этом стоимость наших услуг, в сравнении с конкурентами, более чем умеренная.

Технология производства буронабивных свай предусматривает:

1. Бурение скважины буровым аппаратом.

2 Установку армирующего каркаса.

На фото — армировочный каркас буронабивной сваи

При бурении скважины ее нижняя часть (пята) уширяется специальным приспособлением (уширителем). Установка буронабивных свай выполняется с помощью вертикально перемещающейся трубы (ВПТ). Бетонный раствор в приемную воронку трубы (бетонолитной) подается из автобетоносмесителя. Перед бетонированием в готовой скважине устанавливается армирование.

На фото — установка армокаркаса в обсадную трубу

Если сваи обустраиваются сухим способом, стенки скважины не укрепляются. После монтажа арматурного каркаса сразу проводится бетонирование.

Обработка стенок скважин глинистым раствором проводится следующим образом. В скважину по пустотелой буровой штанге подается глинистый раствор. После чего проводится бетонирование с использованием вибробункера и бетонолитной трубы, которая опускается в скважину. Вибрируемый бетонный раствор поступает в скважину, вытесняя глинистый раствор.

С обсадными трубами устройство набивных свай можно проводить в любых геологических условиях. Обсадные трубы могут оставляться в скважине или извлекаться из нее. Их стыки соединяются специальными конструкциями или сваркой. В скважину обсадные трубы погружаются в процессе бурения методом забивки трубы или вибропогружением. Потом обустраивается металлический каркас и скважина бетонируется.

Технология использования ударного метода для забивки

Схема забивки свай.

Технология основывается на использовании энергии удара, под действием которой сваи внедряются в фунт. По мере пофужения они смещают частицы фунта в стороны, частично вверх (на дневную поверхность), частично вниз. В результате пофужения сваи вытесняют объем фунта, который практически равен объему их пофуженной части. Таким образом дополнительно уплотняется фунтовое основание. Зона уплотнения фунта вокруг свай распространится в плоскости, нормальной к продольной оси свай, на расстояние, которое равняется 2-3 диаметрам свай.

Ударная нафузка на оголовок свай создается специальными механизмами – молотами различных типов, при этом основными из них являются дизельные. На стройплощадках применяются трубчатые и штанговые дизельные молоты.

Ударная часть штанговых дизельных молотов – подвижный цилиндр, который перемещается в направляющих штангах. В процессе падения цилиндра на неподвижный поршень в камере сгорания энергия будет подбрасывать цилиндр вверх, после чего произойдет удар.

В трубчатых дизельных молотах неподвижный цилиндр, который имеет шабот (пяту), является направляющим устройством. Ударная часть молота – поршень с головкой. Воспламенение смеси и распыление топлива происходит при ударе головки поршня по сферической впадине цилиндра, куда подается топливо. У штанговых дизельных молотов число ударов в 1 минуту равняется 45-60, а у трубчатых – 45-55.

Основной показатель, который характеризует погружающую способность молота – энергия каждого удара. Она зависит от энергии сгорания топлива, веса и высоты падения ударной части. Значения энергии удара (кДж) количественно могут быть определены по следующим формулам:

• для штанговых молотов: E = 0,40 Qh;
• для трубчатых молотов: E = 0,90 Qh.

Чертеж ростверка.

где Q – вес ударной части молота (H), h – высота падения ударной части (м).

Для конкретных строительных условий молот подбирается по необходимой номинальной энергии 1 удара и коэффициенту применимости молота.

Необходимая номинальная энергия удара: Eн > 25P, где Р – расчетная нагрузка на сваи (Н).

По значению Ен, которое было получено, подбирается молот (по специальным справочникам), после чего его проверяют по коэффициенту применимости молотов, который определяется из отношения веса молотов и свай к энергии удара. Формула: К = (Q1 + q) / Eн, где Q – собственный вес молота (Н), q – вес сваи (вместе с весом наголовника и подбабка, Н).

Значение варьируется от 3,5 до 6 (будет зависеть от типа молота и материала сваи). К примеру, для забивки железобетонных свай штанговым дизельным молотом к = 5, свай из дерева к = 3,5, трубчатым молотом – соответственно к = 6 и к = 5.

К молоту в комплект входит в большинстве случаев наголовник, который нужен для того, чтобы закрепить сваи в направляющих установки свай, предохранить головы свай от разрушения ударами молотов и равномерно распределить удар по площади свай.

Внутренняя полость наголовника обязательно должна соответствовать размерам и очертанию головы сваи.

Для того чтобы забивать сваи с целью удержания молота в рабочем положении, установки и подъема сваи в заданном положении, применяются специальные подъемные устройства, которые называются копрами. Основная их часть – стрела, вдоль которой установлен перед погружением молот и опускается по мере его забивки. Наклонные сваи погружаются копрами со стрелой, которая наклоняется. Копры бывают самоходные – на базе кранов, автомашин, тракторов и экскаваторов, на рельсовом ходу (металлические универсальные башенного типа).

Схема строповки свай.

Универсальные копры имеют большую собственную массу (до 20 т вместе с лебедкой). Демонтаж и монтаж данных копров и устройство рельсовых путей для них являются весьма трудоемкими процессами, в связи с чем их используют для забивки свай, которые имеют длину более 12 м, при большом объеме на объекте свайных работ.

В гражданском и промышленном строительстве самыми распространенными являются сваи длиной 6-10 м. Их забивка выполняется при помощи самоходных сваебойных установок. Подобные сваебойные установки могут совершать маневры и имеют устройства, которые механизируют подъем и подтаскивание сваи, установку в наголовник головы сваи, выравнивание стрелы.

Вибрационный метод

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

Принцип вибрационного метода

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

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

Работа вибрационных установок

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

Чем забивают сваи в почву

Мы выяснили, что винтовые и буронабивные (буроинъекционные) стержни не требуют применения крупногабаритной строительной техники. А вот забивные стержни самостоятельно погрузить в грунт не получится. Для этого используется машина для забивки свай. Она может быть на гусеничном ходу или на колесной тяге.

Гусеничная техника просто так попасть на стройплощадку не сможет. Для ее транспортировки потребуется заказывать трал, а это ведет к удорожанию процесса строительства. Колесная техника в этом плане более мобильна, поэтому ее использование более экономично.

Техника для забивания свай

Сейчас мы рассмотрим разновидности строительной техники, которая используется для погружения железобетонных свай в почву.

Они принципиально различаются между собой, прежде всего, по способу погружения:

1. Сваезабиватель (копёр промышленного масштаба). Принцип работы данной установки состоит в нанесении серии ударов по свае, установленной в необходимом положении. Сами удары наносятся молотом, виды которого также могут различаться:

2. Вибропогружатель. Машина для установки и забивания стержня сваи, работающая по принципу создания вибраций вдоль оси сваи, существенно отличается от копера. Питание машины происходит от гидропривода или электродвигателя. Устройство имеет вращатель и пригруз, на котором смещен центр тяжести. Оно закрепляется на оголовке сваи, а под весом вибрации создает все условия для погружения стержня.

3. Сваевдавливающая установка. Такая техника способна плавно вдавливать железобетонные стержни в почву. Лишь на завершающем этапе погружения допускается нанесение ряда ударов по стержням с целью достижения стержнями плотных слоев грунта. Такая установка используется в таких случаях, когда строительство ведется вблизи жилых домов или уже построенных сооружений. Она позволяет избежать повреждения зданий в результате сильных ударных вибраций.

Работы по забивке свай

На практике работы по забиванию свай производятся в следующем порядке:

Можно заключить, что самостоятельно изготовить фундамент свайного типа можно при помощи буронабивных или винтовых свай. Либо же арендовать копер и приобрести комплект железобетонных свай. Использование специальной техники для забивания свай позволит достаточно эффективно и быстро построить фундамент, в надежности которого не придется усомниться.

Источник

Ударный метод погружения

Наиболее распространен ударный метод применяется с использованием ударного свайного оборудования. Это паровоздушные, гидравлические и дизель-молоты различной мощности.

— Оборудование навешивается на специальную установку — сваебойную машину и, при забивании сваи наносит сильные удары по ее верхней части. Чтобы торец сваи, по которому наносится удар, не разрушался, применяют специальное оборудование — наголовник.

— Погружение производится до достижения проектной глубины и соответствующего отказа при забивке свай.

Вибрационный метод эффективен при погружении свай в несвязные водонасыщенные грунты. Для этого применяются соответствующие устройства — вибропогружатели, которые через наголовник передают свае вибрацию определенной частоты. При этом грунт под основанием сваи и вокруг нее становится «плывучим», трение резко снижается, и свая погружается за счет собственного веса.

Методы погружения свай

Для погружения железобетонных свай применяются такие методы:

Ударный – наиболее широко применяемый  в строительстве.

Рис: Забивка свай штанговым дизельмолотом

Рис: Забивка свай гидравлическим молотом

технологию забивкивибропогружатель
Рис: Вибропогружение стальной трубчатой сваи

• 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
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

• 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.

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.
сваебойных установок
Рис: Последовательность обустройства буронабивных свай

• 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.

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.

Последовательность погружения свай

От расположения свай в свайном поле и параметров сваепогружающего оборудования зависит порядок погружения свай. Кроме того, следует учитывать последующие процессы по устройству свайного ростверка.

Наибольшее распространение имеет рядовая система погружения свай, применяемая при прямолинейном расположении их отдельными рядами или кустами.

Спиральная система предусматривает погружение свайконцентрическими рядами от краев к центру свайного поля, она позволяет в ряде случаев получить минимальную протяженность пути сваепогружающей установки. Если расстояние между центрами свай менее пяти их диаметров (или соответственно размеров сторон поперечного сечения), то грунт в середине свайного поля может уплотняться, что усложняет процесс. При этом бывают случаи, когда невозможно погрузить сваи, расположенные в этой зоне. В этом случае погружать сваи надо от центра к краям свайного поля.

При больших расстояниях между сваями порядок погружения определяется технологическими соображениями, прежде всего использованием эффективного оборудования. Так, у некоторых копров башенного типа мачты опираются на выдвижные рамы, расположенные над платформами-тележками и смещающиеся примерно на 1 м. Этими копрами можно забивать сваи двух рядов с одной стоянки копра. Для сооружения подземной части жилых домов применяют специальные краны, оснащенные навесным копровым оборудованием, двухбарабанной лебедкой для подъема молота и сваи и дизель-молотом. Такие краны могут забивать сваи длиной 8 м, перемещаясь по рельсовому пути, уложенному примерно на нулевой отметке вдоль бровок котлована строящегося здания.

При устройстве свайных фундаментов жилых и промышленных зданий большой протяженности весьма эффективно забивать сваи с помощью мостовой сваебойной установки. Эта установка представляет собой передвижной мост, по которому перемещается тележка с копром. Сваи длиной 8… 12 м забивают дизель-молотом. Так как мачта копра опускается ниже пола рабочей площадки копра,то можно забивать сваи ниже рамы моста. Данная установка является своего рода координатным устройством, облегчающим выполнение разбивки мест погружения сваи, при этом можно устанавливать сваи с большой степенью точности. Расположение сваи в зоне действия мостовой установки позволяет сократить продолжительность операций по подтаскиванию сваи, что, в свою очередь, повышает производительность всего процесса.

Устройство шпунтовых ограждений из металлических и деревянныхшпунтов начинают с пофужения маячных свай, к которым в 2… 3 яруса крепят схватки, служащие направляющими при забивке шпунта.

При пофужении свай зимой с использованием стержневых электронафевателей для оттаивания мерзлого фунта район забивки свай разбивают на фи участка-захватки: на первом — бурят скважины, на втором — скважины уже заранее пробурены и утеплены сверху, на третьем — сваи пофужают. Интервал между отофевом скважины и пофужением в нее сваи не должен превышать одной смены. Примерно так же с разбивкой на захватки устанавливают порядок пофужения свай, если усфойство ростверков начинают до завершения пофужения всех свай под здание или сооружение.

Отказ сваи при забивке

Глубина погружения сваи определяется расчетным методом и отражается в проекте. Однако на практике свая может не достигнуть расчетной глубины или уйти ниже заданной отметки.

Случай, когда свая больше не погружается в результате прикладываемого к ней усилия называется «отказ грунта» или «отказ сваи».

Расчет точки отказа можно выполнить по формуле:

Убедиться, что свая точно достигла «отказа» выполняется ряд ударов (при ударной технологии) или увеличивается время, в течение которого к оголовку сваи прилагается усилие (при вдавливающей технологии). Эти удары, не приводящие к продвижению сваи в почву, называются «залог».

Есть еще один термин, описывающий случай, когда свая не погружается из-за перегрева – «ложный отказ». В этом случае работы приостанавливаются на время, достаточное для остывания наконечника сваи, находящегося в грунте.

Примечание. При отсутствии отказа по достижению проектной глубины сваи дозабиваются после четырехдневного перерыва. Если отказ не достигнут – следует искать причины и менять порядок проведения забивки, чтобы исключить снижение проектной несущей способности конкретной сваи.