Технология производства свайных работ
На слабых грунтах в качестве фундамента используются сваи. Длина сваи от 8 до 25 метров, материал – дерево, бетон, сталь. Форма ствола может быть цилиндрической, призматической, конической.
Подготовительные работы
Подготовительные работы включают в себя расчистку площадки, разбивку участка, устройство путей для движения копра, доставку оборудования и самих свай, пробную забивку. Последняя необходима для составления оптимальной схемы забивки.
Технологический процесс
Процес погружения сваи состоит из этапов:
Рис. Подтягивание сваи
Рис. Установка свай к точке забивки
Рис. Процесс погружения сваи
Рис. Обрезка оголовка сваи
Методы погружения свай
Схемы забивки свай
Рис. Забивка свай в ряд
Рис. Забивка свай секциями
Варианты фундаментов
Типы используемых копров
Тип копра зависит от размеров свай: до 8 метров, до 12, до 16, до 20 и до 25.
Копры различаются конструктивно:
По способу передвижения копры делятся на рельсовые (башенные) и самоходные (на тракторе, экскаваторе, машине).
Испытания свай
Для определения несущей способности сваи, выбора оптимальной длины и сечения, для выявления особенностей грунта на рабочем участке применяются испытания свай. Их проводят при помощи оборудования, которое используется для производственной забивки, статическим методом (вдавливанием) или динамическим (ударным).
Обрубка оголовков
Способ срезки зависит от материала сваи. Для обрубки железобетонных используется гидравлические установки или отбойный молоток, арматура режется газовой резкой или «болгаркой». Деревянные обрезаются пилой.
Видео по обрубке оголовка ж/б сваи
Способы ускорения забивки
Ускорению работы способствует оптимизация рабочего процесса – например, использование самоходных маневренных копров.
Самые распространенные копры
Чаще всего используются навесные копры. Могут работать на тракторной базе, экскаваторной, автомобильной.
Копры на тракторе подходят для забивки свай до 12 м в рядовом или кустовом расположении. Копер на экскаваторе оптимален, когда длина свай до 16 м, при работе в котлованах. Копры на автомобилях удобны для небольших объемов забивки, рассредоточенных на больших площадях (прокладка трубопроводов, ЛЭП), при длине свай до 12 м.
Методы производства свайных работ
Свая – стержневой конструктивный элемент, погружаемый в грунт или образуемый в скважине, служит для передачи нагрузки от сооружения на грунтовое основание. По способу устройства сваи подразделяют на готовые и набивные.
Сваи подразделяются по ряду признаков:
по материалу – деревянные, металлические, железобетонные, грунтовые, комбинированные;
квадратные, трубчатые, прямоугольные, многоугольные;
с уширением и без него;
цельные и составные;
призматические и конические, винтовые сваи, сваи-колонны;
сплошного сечения и пустотелые.
по характеру работы (способу передачи нагрузки на основание) –
сваи-стойки – опираются на плотный грунт и передают нагрузку на основание с большой несущей способностью;
висячие сваи – устраиваются в слабом грунте, передают нагрузку за счет трения грунта по боковой поверхности сваи.
по способу устройства –
забивные, т.е. погружаемые в грунт, изготовлены в заводских условиях, погружают ударным и безударным методами на строительной площадке;
набивные, устраиваемые непосредственно в грунте в пробуренных скважинах, м.б. бетонные, ж/б, песчаные, грунтобетонные и др.
Методы производства свайных работ
Погружаемые (забивные) сваи – устраивают из готовых свай путем погружения в грунт. В зависимости от характеристик грунта существует ряд методов устройства свай:
С использованием подмыва и электроосмоса;
Различными комбинациями вышеназванных методов.
Буронабивные технологии устройства свай являются универсальным и эффективным способом производства работ, исключающим динамические воздействия на рядом расположенные здания и сооружения. Различают:
Набивные сваи, устраиваемые в грунте путем укладки бетонной смеси в скважины, образованные в результате принудительного вытеснения грунта;
Буровые сваи, устраиваемые в грунте в заранее пробуренных скважинах путем заполнения бетонной смесью.
К основным технологическим характеристикам молота относятся:
— полная масса молота и масса ударной части;
— расчетная энергия удара;
— высота подъема ударной части (Н).
1). По виду источника подводимой энергии для подъема ударной части
Молот механический – молот свободного падения, ударная часть поднимается стальным канатом с помощью лебедки. Имеет малую производительность 10-15 ударов / мин;
Молот паровоздушный – ударная часть перемещается под действием давления пара на поршни;
Молот дизельный – ударная часть перемещается в результате расширения газов, возникающих от сгорания топливно-воздушной смеси. Разновидности дизель-молота:
— Штанговый – ударная часть – подвижный цилиндр, перемещается по направляющим штангам, при падении ударяет по неподвижному поршню, при этом в камере сгорания воспламеняется топливная смесь, газы, воспламеняющиеся при сгорании смеси, подбрасывают цилиндр вверх.
Масса ударной части молота до 2,5 т, высота падения ударной части Hmax = 1,7÷2,2 м. Применяется для погружения легких ж/б свай в слабые и средние грунты, шпунтового ряда;
— Трубчатый – ударная часть – поршень, двигается в неподвижном цилиндре, воспламенение смеси происходит при ударе головки поршня по сферической впадине цилиндра. При одинаковой массе ударной части, имеет большую энергию удара по сравнению со штанговым.
Масса ударной части молота до 5 т, высота падения ударной части молота Hmax = 2,8 м.
Молот гидравлический – ударная часть перемещается под действием давления в гидросистеме.
Рабочий цикл молотов:
1). Подъем ударной части на необходимую высоту – холостой ход;
2). Падение ударной части вниз (удар) – рабочий ход.
2). По виду приложения энергии:
Молоты одиночного действия – энергия расходуется только на подъем ударной части молота;
Молоты двойного действия – энергия прилагается как на подъем, так и в период сбрасывания молота, т.е. рабочий ход включает действие на сваю ударной части молота и воздействие на ударную часть молота энергии сгорания топлива.
Свайные работы в строительстве
Свайные работы включают комплекс мероприятий по погружению в грунт опор на глубину, заявленную в проекте. Они выполняют функцию передачи силы тяжести от постройки на почву, повышают несущую способность неустойчивых грунтов, используются в качестве препятствия поступления воды к объекту строительства. Из этой статьи можно узнать особенности проведения свайных работ в зависимости от видов применяемых свай.
Классификация видов свай
Классифицируются опоры в зависимости от:
Особенности устройства свайных работ зависят от вида свай, применяемых в индивидуальном, гражданском и общественном строительстве.
Деревянные сваи
Изготавливаются из бревен: дубовые, сосновые, ели, сибирской пихты, лиственницы с заостренным концом в виде трех и четырех граней диаметром до 340 мм.
Обязательным условием при изготовлении деревянных опор является совпадение середины острия с центром голов сваи, иначе при погружении опора может сместиться, что значительно повлияет на несущие характеристики.
При устройстве опор в плотной почве на острие и голову деревянной сваи надевают наконечники, чтобы концы не разрушились при забивке в грунт.
Сваи делают четырехгранными и заостренными с одного конца
Если требуется большая длина, чем изготовлена свая, ее составляют из нескольких частей. Соединяемые концы голов должны располагаться строго перпендикулярно оси. Места соединений укрепляют с четырех сторон по окружности металлическими накладками или отрезками металлической трубы.
При объединении с помощью накладок соединяют металлическим штырем. Накладки располагают парами, которые стягиваются между собой болтами.
При соединении голов отрезком трубы предварительно делают прорези, через которые в сваю забивают металлические ерши.
Чтобы предохранить опору от деформации, места соединений бревен должны располагаться на глубине более 3000 мм от поверхности земли.
Срок эксплуатации бревен, установленных в пресной воде или в почве ниже уровня подземных источников воды, неограничен. При перепадах влажности (то увлажняются, то высыхают) сваи подвергаются процессам гниения, быстро приходят в негодность. Головы бревен для продления срока службы нужно располагать ниже уровня воды.
Металлические сваи
Опоры, выполненные из металла, применяются при строительстве на любых типах грунта, участках с неровным рельефом, водоемах и вблизи воды. Глубина заложения голов опоры должна быть ниже уровня замерзания почвы.
В качестве металлических свай применяют стальные трубы сечением 250-1000 мм, рельсы, двутавровые балки, винтовые сваи с наконечником в виде винта.
Сверху нанесено пескоструйное покрытие, металл пропитан антикоррозийными составами.
Чтобы получить трубу квадратной формы, соединяют два швеллера с использованием сварки.
Металлические профили легче проникают в грунт, чем железобетонные. Для монтажа сваи небольшого диаметра не является преградой разрушенные скальные грунты и мелкие включения твердых частиц.
До глубины пяти метров сваи можно забить молотом, для погружения на большую глубину используют пресс. При расположении голов выше необходимого уровня, проводится срезка до нужного размера.
Экономичными и технологичными основами являются фундаменты из винтовых свай, которые изготавливаются из пустотелых труб с наружными лопастями. Закручивать можно только в одном направлении, при выкручивании из почвы уменьшается плотность грунта и ухудшаются его несущие характеристики.
Железобетонные сваи
Привозятся на строительный участок в готовом виде или заливаются в пробуренную скважину.
По форме изготавливаются круглые, квадратные или многогранные, имеют заостренный конец, размер в сечении 200-400 мм, длиной до шестнадцати метров.
Прочность, морозоустойчивость и надежность бетонных опор зависят от использованной при изготовлении марки бетона (М100 и выше).
Применяются во всех типах грунта, в том числе на сложном рельефе местности. Конструкция изготавливается с использованием армирования, способна выдержать вес многоэтажного здания.
При выполнении монтажа без нарушений срок службы составляет более 100 лет.
Монолитные опоры
Пустые внутри сваи из железобетона состоят из частей, соединяемых между собой с помощью сварочного аппарата или болтов.
В грунте бурится скважина 1500 мм глубиной, в нее устанавливается полый столб, забивается на нужную глубину с помощью крана с молотом и удерживающего копра, заливается бетоном.
Сваи, изготавливаемые на строительном участке
В грунте пробуривается отверстие, укрепляется обсадными трубами или глиняным раствором. Внутри скважины устанавливается опалубка из четырех металлических прутов с горизонтальной обвязкой, служащих в качестве армирующего каркаса. Свободное пространство внутри голов заполняют бетоном, для уплотнения слоев используют вибратор.
Способы устройства забивных свай
Забивные сваи являются наиболее надежной основой при обустройстве фундамента. Их доставляют на участок строительства в готовом виде или изготавливаются на строительной площадке из армированного железобетона, бревна или металла.
Порядок их погружения зависит от последовательности и формы расположения в фундаменте, вида почвы и используемого оборудования. Данная информация отражается в технической карте и проекте.
При погружении сваи грунт уплотняется. Спиральный метод хорош тем, что новые конструкции забиваются по наружному краю. На ранее установленные опоры напряженность поля практически не оказывает воздействия.
Методы погружения опор в грунт
Существует множество способов погружения голов свай в почву. Выбирается способ установки в зависимости от многих факторов: характеристик грунта, вида опоры, веса постройки, возможности применить определенный вид оборудования. Рассмотрим характеристики каждого метода при устройстве опор для фундамента.
Винтовой метод погружения
С помощью передвижных установок полые опоры со стальным наконечником завинчиваются в почву, их полость заполняется бетоном.
Установка для завинчивания устанавливается на автомобиль,который состоит из:
Используется винтовой метод для обустройства оснований линии радиосвязи, электрических передач и других конструкций.
Ударный метод
Опоры устанавливаются согласно проекту, на их головы надевается металлический наголовник, забивается с помощью ударной установки.
Удерживает голову конструкции в вертикальном положении с помощью стрелы копр. Если опору нужно установить под наклоном, используют копры с наклонной стрелой. Копры применяются на рельсовом ходу и на базе тракторов, автомобилей, экскаваторов.
Вибрационный
Погружающий с помощью вибрации механизм подвешивается к мачте виброустановки и качественно скрепляется вместе с наголовником опоры. Этот метод эффективнее ударного в несколько раз. Благодаря его использованию увеличивается скорость погружения, легче преодолевается плотность грунта, затрачивается меньше усилий.
Метод подходит для установки монолитных, полых опор, стального шпунта.
На глинистой почве и суглинке возникает снижающая несущую нагрузку почти на половину глинистая подушка. Чтобы восстановить несущие характеристики грунта, на последнем этапе установки (последние 15-35 см) головы опору забивают с помощью ударов.
При использовании в плотной почве с небольшой влажностью нужно сначала пробурить скважину, затем с помощью вибрационной установки погрузить опору.
Метод вдавливания
Короткую опору с трубчатым или сплошным сечением закрепляют в стреле установки в вертикальном положении, фиксируют на ее голове наконечник, который передает через блоки и полиспасты давление на опору, благодаря этому она поэтапно опускается в почву.
Способ подмывания грунта
Применяется для широких опор, устанавливаемых в супесях и песках на большую глубину. На опоре закрепляется несколько труб, из которых под высоким давлением выходит жидкость.
Почвенный слой у основания острия опоры и по бокам от нее размывается, она погружается в почву под воздействием молота и своего веса.
Когда перестают подавать воду, почва вокруг опоры уплотняется, ее несущие качества увеличиваются.
При таком методе скорость выполнения работ увеличивается на 1/3 по сравнению с другими методами, вследствие чего экономится расход топлива.
Если существует угроза усадки построек, находящихся поблизости, и в почвах, склонных к усадке, такой метод применять не допускается.
Использование электроосмоса
Установленную опору подключают к аноду (+) постоянной электрической цепи, следующую опору, готовую к монтажу, подключают к катоду (-). Пускают электрическое напряжение, вокруг опоры с положительным зарядом резко уменьшается влажность почвы, у сваи с отрицательным зарядом влажность почвы резко увеличивается.
В грунте с повышенной влажностью сопротивляемость грунта меньше, поэтому опора погружается быстрее с меньшими физическими и экономическими затратами.
Резкое снижение влажности в почве существенно повышает ее несущие характеристики.
Комбинированные способы
Комбинируя способы установки, можно снизить временные и экономические затраты на монтаж фундамента.
Ударный метод, комбинированный с вибрацией, применяется в плотных грунтах, до восьми раз увеличивает скорость выполнения работ.
Способ вдавливания при помощи вибрации исключает нарушение целостности опор, оптимально подходит для установки опор длиной до шести метров.
Метод погружения опоры для фундамента в грунт выбирают в зависимости от вида грунта, типа используемых свай, необходимого уровня погружения в почву.
Способы установки набивных свай
Набивные опоры обустраиваются непосредственно на участке строительства. С помощью буровой установки подготавливается скважина глубиной до 30000 мм и диаметром до 1500 мм. В нее опускается обсадная труба, нагнетается под давлением бетон, песчаный или глинистый грунт. После наполнения трубы на глубину 1000 мм смесь трамбуют, трубу поднимают выше на 300-400 мм.
При подъеме трубы раствор заполняет все свободное пространство, его диаметр получается шире, чем у трубы. Часть раствора впитывается в почву, повышая ее плотность. Боковая поверхность опоры получается неровная, шероховатая, она хорошо сцепляется с почвой, получается цельная надежная конструкция.
Армирование выполняют в голове сваи на расстоянии от поверхности около 2000 мм, по диаметру только что залитой опоры вставляются металлические пруты для дальнейшего соединения их с ростверком.
Для повышения несущей способности имеется возможность обустройства опоры с расширенной нижней частью.
Преимущества набивных опор
Изготовление непосредственно на строительной площадке имеет ряд преимуществ:
Недостатком является сложность контроля качественного заполнения бетоном всей полости сваи. Если остаются пустоты, снижается несущая способность опоры.
Устройство набивных свай с использованием обсадных труб
Обустройство опор с использованием обсадных труб используется абсолютно в любых типах грунта, при этом трубы оставляют или вынимают по окончании работ.
Установку труб осуществляют с использованием гидравлических домкратов, бурят отверстие с помощью ударов или вращения.
Соединяют между собой трубы с помощью сварки или специальных замков для инвентарных труб.
Когда полость полностью заполнена бетоном, формируют голову опоры.
Опоры из глинистого раствора
В слабой, неустойчивой, насыщенной водой почве для укрепления боков скважины и предохранения их от осыпания используется раствор бентонитовой плотной глины. Он имеет свойство повышать крепость почвы за счет образования на стенках корки, предохраняющей их от осыпания.
Вращательным методом бурят скважину, раствор под напором подают по шлангу. Раствор, продвигающийся под давлением, встречая сопротивление грунта, поднимается, выталкивая частички почвы, разрушенные во время бурения. Затем смесь попадает в резервуар, установленный на поверхности, из которого насосом подается снова в скважину для дальнейшей циркуляции.
Когда стенки покрылись глинистой коркой, монтируется металлический каркас, который опускается на дно бетонной трубы. Начинается подача бетонного раствора, который по мере заполнения скважины вытесняет глину из полости, труба постепенно поднимается, в конце происходит формирование голов на опорах.
Использование глинистого раствора, укрепляющего стенки скважины, позволяет обойтись без использования обсадных труб. Он связывает частицы почвы на стенках, является надежной преградой проникновению влажности.
Буронабивные опоры с расширенным нижним концом
Опоры, выполненные с расширенным концом снизу, являются более надежными. Способы устройства скважины под такой тип опор:
По сечению такие сваи могут обустраиваться 600-2000 мм, по длине от 14 до 50 метров.
Буронабивная свая с башмаком
Буронабивная свая с башмакомТруба с чугунным башмаком на нижнем краю опускается в отверстие после того, как она заполнится бетоном – вынимается, а башмак остается в грунте.
По завершению работ образуется набивная опора с расширением в виде башмака, заполненным бетоном.
Трубобетонные сваи
Используются обсадные трубы длиной, достигающей 40-50 метров, на нижнем их краю жестко прикреплен башмак. Труба опускается и остается на дне скважины после заполнения бетоном. О том, как вдавливаются трубобетонные сваи, смотрите в этом видео:
Подводное бетонирование
Используется для защиты бетона от размывания при высоком уровне расположения стоячих или с малой подвижностью грунтовых вод. Трубопровод опускается на дно отверстия, по нему под давлением нагнетают бетонный раствор. Бетон, опускаясь вниз, вытесняет воду, находящуюся в скважине.
После заполнения скважины голову бетона, которая контактировала с водой, срезают на 100-200 мм.
Пневмотрамбованные сваи
Используют пневмотрамбованные опоры при обустройстве оснований в почве с высоким коэффициентом фильтрации и насыщенной водой. Обсадную трубу под высоким давлением воздуха заполняют по небольшим порциям бетонной смесью.
Набивные опоры независимо от типа заполняют бетоном без перерыва, чтобы избежать образования перемычек из глины или других слоев почвы.
Если сваи располагаются менее, чем 1500 мм друг от друга, их заполняют через одну, чтобы не нарушить целостность только что залитых опор.
Недостатки буронабивных свай
Существуют недостатки, сдерживающие повсеместное использование буронабивных свай:
Но, несмотря на недостатки, в некоторых случаях применение таких опор полностью оправдано и целесообразно.
Обустройство основания в вечномерзлых грунтах
Вечномерзлые грунты подразделаются на группы:
В зависимости от типа грунта выполняются мероприятия по устройству свайного основания.
Особенности устройства свай в мерзлой почве
При устройстве основания в мерзлом грунте в летний и зимний периоды работы отличаются только применением менее мощного оборудования в теплое время года.
Для облегчения проведения работ и экономии топлива нужно предварительно утеплить место бурения. В качестве утеплителя используется: солома, ветки, опавшие листья, древесные опилки.
Для облегчения устройства опор в месте бурения разрушается слой мерзлого грунта с помощью буровых установок до глубины его промерзания.
Особенности устройства свай в вечномерзлой почве
Рассмотрим, как устраивается свайное основание в вечной мерзлоте и чем отличаются методы по его установке от работ в мерзлой почве. О том, как проходят сваезабивочные работы и об особенностях строительства в вечной мерзлоте смотрите в этом видео:
Сваи в вечной мерзлоте должны вмерзнуть в грунт
Вечная мерзлота представляет собой очень плотный несущий слой, при бурении скважины его стараются не разрушить.
Если структура льда нарушилась, ее свойства восстанавливают до первоначальных параметров. Свая должна вмерзнуть в грунт, образовав единое целое с ледяным пластом.
В твердой мерзлоте распространен метод смерзания сваи с оттаявшим грунтом, оттаивания достигают с помощью напора горячего пара.
Промежуток времени между оттаиванием льда и погружением опоры не должен превышать 7-10 часов.
В пластичные грунты опоры опускают способом забивания или комбинацией бурения скважины с забиванием. Способ размораживания не подходит для данного вида из-за долгого срока замораживания оттаявшего слоя.