Погружение металлических. Погружение свай. Ручной способ установки винтовых свай

Вся работа, связанная с монтажом винтового фундамента не считается тяжелой и трудоемкой. Рассмотрим комплекс установки поэтапно:

Составление плана строительного участка
Разбивка строительной площадки
Вычисление начальной отметки верхней части основания
Установка свай на углах
Монтаж остальных свай на участке будущего строения

Переходить к составлению плана строительства дома желательно при наличии определенной суммы денежных средств, а также очень важен ваш настрой на предстоящее строительство, так как вся работа отнимает много времени и сил и вы должны быть готовы к этому. В процессе перехода на следующий этап работы вам следует при необходимости разровнять почву, где – то подсыпать или наоборот убрать лишнее, как например возвышенности, бугры, не ровности и так далее.

Вам стоит заранее позаботиться о наличии стоков воды, если конечно вам это требуется. В ходе выполнения земляных работ проходит еще много дополнительных нюансов, которые заранее зафиксированы в плане строительного сооружения.

При завершении земляных работ, начинайте подготавливать участок для составления плана расстановки свай, при этом, не забывая определить начальный уровень основания. После того как планирование будет готово, вы можете переходить к установке свай.

Отличительные черты использования свайного фундамента

Использовать сваи для установки на них жилой конструкции начали еще в давние времена. Однако на сегодняшний день они стоят на пике популярности, потому что всеми привычные стойки из дерева, заменили более удобными. Эти конструкции, как правило, должны быть изготовлены из бетона и стали. Как и любой другой тип фундамента, свайное основание имеет четкое направление, поэтому сравнивать его с другими фундаментами не имеет ни какого смысла. Свайный фундамент изготавливался для определенных типов почв, на которых другие фундаменты не настолько эффективны как свайный. Использовать сваи можно почти на всех видах почв, исключением считается скальные породы. Чтобы провести монтаж винтовых свай и при этом хорошо сэкономить, тогда вам лучше всего использовать их на:

При рассмотрении более глубоко особенностей всех функций и технологий свайного фундамента, то можно охарактеризовать его таким образом:

Универсален в применении (имеет в своем арсенале множество технических приспособлений)
Отличная несущая способность
Простота монтажа, при желании и возможности ручной труд можно полностью заменить механизированным оборудованием
Все материалы изготовлены на строительных заводах, что говорит о качестве данной продукции
Быстрота монтажа
Отсутствие рамок касаемых времен года
Минимизированы земляные работы
Долгий срок службы
Экономия на не большом использовании бетонной смеси, также нет необходимости снимать плодородный слой земли и перевозить его.

Методы установки

Проводить монтаж свайного фундамента можно, используя всего два проверенного способа:

Ручной метод
Механизированный метод.

Прежде чем определяться с выбором способа установки свайного фундамента, в должны ознакомиться с информацией, которая вам расскажет о том, на какие нюансы стоит обратить внимание перед выбором того или иного способа монтажа. Приступим к их рассмотрению:

Ручной способ установки винтовых свай

Наверняка стоит отметить, что важным моментом в выборе такого способа это доступная цена. Поистине низкая цена завлекает покупателей, но такое достоинство может спокойно быть перекрыто тяжелой работой. Вы должны понимать, что для того чтобы вогнать в землю крутящий наконечник сваи вам нужна огромная сила, возможно даже несколько человек в помощь. Все погружение винтовых свай ручным способом, выглядит так:

Механический способ установки винтовых свай

Основным преимуществом механического метода монтажа – это простота и скорость установки. Однако для этого вам потребуется выложить не плохую сумму денег на покупку аппарата, который вкручивает сваи в грунт.

В связи отсутствием такой большой суммы денежных средств или же не желании тратить деньги для одного выполнения строительства, заказчике в праве просто взять в аренду нужный аппарат. Обычно использование в аренду техники исчисляют почасовую оплату. За день вы можете спокойно установить все сваи фундамента в грунт.

Техническая машина, которая ввинчивает сваи в грунт, может быть представлена в виде передвижной буровой платформы. Однако используют такую технику только в том, случае если необходимо ввинчивать сваи больших размеров, то есть их длина должна превышать десяти метров.

Рассмотрим сам процесс ввинчивания винтовых свай при помощи специального аппарата:

Таким образом, можно проводить установку всех опор путем ввинчивая в шахматном расположении на одном расстоянии. В случае образования дефекта на верхней части сваи, где расположен оголовок можно подравнять на следующий день с помощью электрической пилы по металлу. Чтобы сэкономить финансовые средства на найме специальной строительной техники необходимой для вкручивания свай в грунт все образовавшиеся погрешности исправляются на следующий день и после. Это позволит сократить время в период проведения установки, тем самым снизится оплата за рабочие часы. После того как будут исправлены все повреждения, если такие присутствуют, подрезается по уровню метки верхняя часть сваи, а после чего наваривается поверх них ростверки.

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

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

1. Ударный метод. Метод основан на использовании энергии удара (ударной нагрузки), под действием которой свая нижней заостренной частью внедряется в грунт. По мере погружения она смещает частицы грунта в стороны, частично вниз, частично вверх (на дневную поверхность). В результате погружения свая вытесняет объем грунта, практически равный объему ее погруженной части, и таким образом дополнительно уплотняет грунтовое основание. Зона заметного уплотнения грунта вокруг сваи распространяется в плоскости, нормальной к продольной оси сваи, на расстояние, равное 2... 3 диаметрам сваи.

Ударную нагрузку на оголовок сваи создают специальными. Механизмами - молотами самых разных типов, основными из которых являются дизельные .

На строительных площадках применяют штанговые и трубчатые дизель-молоты .

Ударная часть штанговых дизель-молотов (рис. 6.1, а)-подвижный цилиндр , открытый снизу и перемещающийся в направляющих штангах . При падении цилиндра на неподвижный поршень

в камере сгорания смеси энергия под¬брасывает цилиндр вверх, после чего происходит новый удар и цикл повторяется.

В трубчатых дизель-молотах (рис. 6.1, б) неподвижный цилиндр, имеющий шабот (пяту), является направляющей конструкцией. Ударная часть молота - подвижный поршень с головкой. Распыление топлива и воспламенение смеси происходит при ударе головки поршня по поверхности сферической впадины цилиндра, куда подается топливо. Число ударов в 1 мин у штанговых дизель-молотов 50...60, у трубчатых -47.. .55.

Основной показатель, характеризующий погружающую способность молота,- энергия одного удара. Последняя зависит от веса и высоты падения ударной части, а также энергии сгорания топлива.

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

Внутренняя полость наголовника должна соответствовать очертанию и размерам головы сваи.

Для забивки свай с целью удержания в рабочем положении молота, подъема и установки сваи в заданном положении применяют специальные подъемные устройства -копры . Основная часть копра - его стрела, вдоль которой устанавливается перед погружением и опускается по мере его забивки молот. Наклонные сваи погружают копрами с наклоняющейся стрелой. Копры бывают на рельсовом ходу (универсальные металлические башенного типа) и самоходные - на базе кранов, тракторов, автомашин и экскаваторов.

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

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

Забивку свай начинают с медленного опускания молота на наголовник после установки сваи на грунт и ее выверки. Под Действием веса молота свая погружается в грунт. Чтобы обеспечить правильное направление сваи, первые удары производят с ограничением энергии удара. Затем энергию удара молота постепенно увеличивают до максимальной. От каждого удара свая погружается на определенную величину, которая уменьшается по мере углубления. В дальнейшем наступает момент, когда после каждого залога свая погружается на одну и ту же величину, называемую отказом. Сваи забивают до достижения расчетного отказа, указанного в Проекте. Измерение отказов следует производить с точностью до 1 мм. Отказ принято находить как среднюю величину после замера погружения сваи от серии ударов , называемой залогом. При забивке свай паровоздушными молотами одиночного действия или дизель-молотами залог принимают равным 10 ударам, а при забивке молотами двойного действия -число ударов за 1...2 мин.

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

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

2. Вибрационный метод. Метод основан на значительном уменьшении при вибрации коэффициента внутреннего трения в грунте и сил трения по боковой поверхности свай. Благодаря этому при вибрировании для погружения свай требуется усилий иногда в десятки раз меньше, чем при забивке. При этом наблюдается также частичное уплотнение грунта (виброуплотнение). Зона уплотнения составляет 1,5...3 диаметра сваи (в зависимости от вида грунта и его плотности).

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

Действие вибропогружателя основано на принципе, при котором вызываемые дебалансами вибратора горизонтальные центробежные силы взаимно ликвидируются, в то время как вертикальные суммируются.

Амплитуда колебаний и масса вибросистемы (вибропогружатель, наголовник и свая) должны обеспечить разрушение структуры грунта с необратимыми деформациями.

При выборе низкочастотных погружателей (420 кол/мин), применяемых при погружении тяжелых железобетонных свай и оболочек (трубчатых свай диаметром 1000 мм и более), необходимо, чтобы момент эксцентриков превышал вес вибросистемы не менее чем в 7 раз для легких грунтов и в 11 раз для средних и тяжелых грунтов.

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

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

Вибрационный метод наиболее эффективен при несвязных водонасыщенных грунтах. Применение вибрационного метода для погружения свай в маловлажные плотные грунты возможно лишь при устройстве лидирующих скважин, т. е. при предварительном выполнении другого процесса, требующего буровых механизмов.

Более универсальным является виброударный способ погружения свай с помощью вибромолотов.

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

Вибромолоты могут самонастраиваться, т. е. увеличивать энергию удара с повышением сопротивления грунта погружению свай.

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

В практике строительства применяют также метод, основанный на комбинированном воздействии вибрации (или вибрации с ударом) и статического пригруза. Вибровдавливающая установка состоит из двух рам. На задней раме находятся электрогенератор, работающий от тракторного двигателя, и двухбарабанная лебедка, на передней раме - направляющая стрела с вибропогру жателем и блоки, через которые проходит к вибропогружателю вдавливающий канат от лебедки. Когда вибровдавливающая установка займет рабочее положение (крюк подвески вибропогружателя должен находиться над местом погружения сваи), вибропогружатель опускают вниз, наголовником соединяют со сваей и поднимают в верхнее положение, а сваю устанавливают на место ее забивки. После включения вибропогружателя и лебедки свая погружается за счет собственного веса, веса вибропогружателя и части веса трактора, передаваемого вдавливающим канатом через вибропогружатель на сваю. Одновременно на сваю действует вибрация, создаваемая низкочастотным погружателем с подрессоренной плитой.

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

3. Погружение свай завинчиванием. Метод основан на завинчивании стальных и железобетонных свай со стальными наконечниками с помощью установок, смонтированных на базе автомобилей или автомобильных тягачей.

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

Конструкция рабочего органа позволяет выполнять следующие операции: втягивать сваю внутрь трубы рабочего органа (предварительно на сваю надевают инвентарную металлическую оболочку), обеспечивать заданный угол погружения сваи в пределах 0...450 от вертикали, погружать сваю в грунт путем вращения с одновременным использованием осевого усилия, при необходимости вывертывать сваю из грунта. Вращение рабочего органа и его наклон осуществляют от коробки отбора мощности автомобиля через соответствующие редукторы.

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

4. Методы ускорения процесса погружения свай. Такие методы основаны либо на энергии давления водяной струи (подмыв грунта), либо на использовании эффекта электроосмоса. Подмывом грунт разрыхляют и частично вымывают струями воды, вытекающими под давлением из нескольких трубок диаметром 38... 62 мм, укрепленных на свае. При этом сопротивление грунта у острия сваи снижается, а поднимающаяся вдоль ствола вода размывает грунт, уменьшая тем самым трение по боковым поверхностям сваи. Расположение подмывных трубок может быть боковым , когда две или четыре подмывные трубки с наконечниками находятся по бокам сваи, и центральным , когда одно- или многоструйный наконечник размещен по центру погружаемой сваи. При боковом подмыве (посравнению с центральным) создаются более благоприятные условия для уменьшения сил трения по боковой поверхности свай, при боковом расположении подмывные трубки крепят таким образом, чтобы наконечники находились у свай на 30...40 см выше острия. Для подмыва грунта воду подают под давлением менее 0,5 МПа. При подмыве нарушается сцепление между частицами грунта под подошвой и частично по боковой поверхности свай, что может привести к снижению несущей способности сваи. Поэтому сваи на последнем метре или двух метрах погружают без подмыва забивкой.

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

Погружение свай с использованием электроосмоса применяют при наличии водонасыщенных плотных глинистых грунтов, моренных суглинков и глин. Для практической реализации метода погруженную сваю присоединяют к положительному полюсу (аноду ) источника тока, а соседнюю с ней погружаемую- отрицательному полюсу (катоду ) того же источника тока. При включении тока вокруг сваи (анод) снижается влажность грунта, а погружаемой сваи (катод), наоборот, повышается. После прекращения подачи тока происходит восстановление первоначального состояния грунтовых вод и несущая способность свай, являющихся катодами, возрастает.

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

Применение метода электроосмоса, позволяет на 25...40% ускорить процесс погружения сваи, а также уменьшить нагрузки, необходимые для погружения сваи.

5. Погружение свай в мерзлые грунты . При погружении свай зимой в сезонно промерзающие грунты приходится выполнять дополнительные операции или отдельные процессы, увеличивающие трудоемкость и продолжительность свайных работ. Без дополнительных операций, но с некоторым снижением производительности установок удается обходиться при погружении свай мощными молотами и вибромолотами, если глубина промерзания не превышает 0,7 м. В остальных случаях следует создавать условия, близкие к летним . Для этого необходимо предотвращать промерзание грунта путем заблаговременного утепления мест забивки свай подручными материалами (опилки, солома и т. п.). В этих же целях мерзлый грунт разрушают на месте забивки свай механическими способами, устраивают лидирующие скважины бурильными машинами и виброударными установками или нарезают прорези по рядам будущих свай с помощью баровых машин, оттаивают слой мерзлого грунта (все эти процессы выполняют методами, принятыми при разработке мерзлых грунтов). Сам процесс погружения свай идентичен процессам, принятым для летних условий.

технологическими особенностями, обусловленными физико-механическими свойствами мерзлых грунтов, которые в ненарушенном состоянии имеют высокую несущую способность. Поэтому в этих условиях при выполнении свайных работ необходимо максимально сохранять мерзлые грунты в их естественном состоянии, а на участках, где в процессе погружения свай нарушается структура грунта, следует восстанавливать свойства этих грунтов. Вмерзание свай, или, иначе говоря, смерзание поверхности сваи с грунтом, приводит к тому, что они приобретают высокую несущую способность. Это явление может быть эффективно использовано при погружении свай в твердомерзлые грунты, условно относимые к низкотемпературным У этих грунтов среднегодовая температура на глубине 5... 10 м не выше -0,6°С для супесей, -1°С для суглинков и -1,5°С для глин погружают сваи в твердомерзлые грунты главным образом двумя методами : в оттаявший грунт или в пробуренные скважины, диаметр которых превышает наибольший размер поперечного сечения сваи. При погружении свай в оттаявший грунт вначале его оттаивают и затем погружают сваи в образовавшуюся в мерзлом грунте полость Разжиженного грунта. Грунт оттаивают с помощью паровой иглы, перфорированной в нижнем конце . Под действием пара (давлением 0,4...0,8 МПа), выходящего у острия иглы, грунт разжижают до текучего состояния и в него погружают сваю до проектной глубины.

I В грунтах с небольшим количеством льда можно получить Полость нужных размеров в короткое время (1... 3 ч), а в грунтах с большой степенью насыщения льдом этот процесс происходит в течение 6...8 ч. Скорость погружения иглы определяют так, чтобы диаметр протаянной полости в 2... 3 раза превышал больший размер сваи в поперечном сечении. Через некоторое время после погружения сваи происходит вмерзание и она, будучи как бы заделанной в толщу вечномерзлого грунта, приобретает необходимую несущую способность.

Метод погружения сваи в пробуренные скважины предусматривает такую последовательность процессов и операций: бурение скважины; заполнение скважины песчано-глинистым раствором до отметки, при которой объем раствора с некоторым избытком достаточен для заполнения зазоров между стенками скважины сваи после ее погружения; погружение сваи, сопровождающееся выжиманием раствора; извлечение обсадной трубы.

В пластично-мерзлые высокотемпературные (со среднегодовой температурой не ниже - ГС) погружены сваи погружают забивным или бурозабивным методом. Методы погружения в оттаянный грунт и в скважины большего сечения, чем сечение свай, в условиях высокотемпературных грунтов малопригодны из-за того, что вмерзание сваи происходит весьма медленно. Забивать сваи можно в пластично-мерзлые пылеватые суглинки и песчаные грунт, не содержащие включений, и только в период сезонного оттаивания, так как зимой грунты деятельного слоя охлаждаются до -5... -10°С и становятся твердомерзлыми. Поэтому область применения бурозабивного метода значительно шире.

Бурозабивным методом сваи пофужают в два этапа. На первом этапе пробуривают лидирующую скважину, диаметр которой принимается на 1...2 см меньше стороны сваи. На втором этапе погружают сваю с помощью вибромолота или дизель-молота. При этом грунт отжимается от углов сваи к середине ее стенок. Грунт оттаивает за счет тепловой энергии, фансформированной из механической, развиваемой молотом, и частичного выжимания грунта из скважины. Достаточно оттаять тонкому слою грунта и температура в зоне, прилегающей к свае, повысится на незначительную величину, а процесс вмерзания сваи в грунт произойдет за короткое время. Применение лидирующих скважин позволяет повысить точность установки сваи, обеспечить погружение ее на проектную глубину, устранить случаи поломки сваи при попадании под острие валунов и др.

6. Последовательность погружения свай. От расположена 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 свай концентрическими 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 зон е. 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 с копром. Сваи длиной 8... 12 м забивают дизель-молотом. 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 деревянных шпунтов начинают с погружения маячных свай, к которым в 2... 3 яруса крепят схватки, служащие направляющими при забивке шпунта.

При погружении свай зимой с использованием стержневых электронагревателей для оттаивания мерзлого грунта район забивки свай разбивают на три участка-захватки: на первом - бурят скважины, на втором - скважины уже заранее пробурены и утеплены сверху, на третьем - сваи погружают. Интервал между отогревом скважины и погружением в нее сваи не должен превышать одной смены. Примерно так же с разбивкой на захватки устанавливают порядок погружения свай, если устройство ростверков начинают до завершения погружения всех свай под здание или сооружение.

СК "Богатырь" предлагает услуги по забивке металлических свай в Москве и области. Для выполнения работ мы привлекаем современную сваебойную технику и опытный персонал, который реализует любые проекты качественно и оперативно.

На данной странице представлена информация о металлических сваях. Мы рассмотрим винтовые опоры, шпунтовые трубы и шпунт Ларсена, узнаем сферу их применения, способы монтажа и виды спецтехники, используемой для установки стальных свай.

Виды металлических свай

Разнообразие применяемых в жилищном и промышленном строительстве металлических свай классифицируется на виды согласно форме конструкции, согласно которой выделяют:

Шпунтовые трубы.

Металлические винтовые сваи

Винтовые сваи представляют собой стальные стержни, в нижней части которых размещены лопасти винтообразной формы.

Рис. 1.1

Существует четыре вида винтовых свай:

Одновитковые, применяемые в условиях высокоплотной почвы;
Двухвитковые - за счет дополнительной лопасти имеют увеличенную устойчивость, что позволяет использовать их в низкоплотном грунте;
Многовитковые сваи заостренного типа, используются для монтажа в твердую почву и грунт с большим количеством каменистых вкраплений;
Узколопастные трубчатые конструкции - применяются в мерзлых грунтах.

Рис. 1.2

Металлические шпунтовые сваи

Представляет собой металлопрокат корытообразной формы длиной от 5 до 20 метров, на торцевых частях которого размещены пазовые замки. Посредством замков отдельные шпунтины соединяются в монолитные, не пропускающие воду стенки.

Существует несколько подвидов шпунта Ларсена - Л4, Л5, Л5-УМ и ЛП, которые отличаются между собой толщиной стенок, весом, полезной шириной, показателями прочности и устойчивости замков на разрыв.

Рис. 1.3 : Характеристики металлического шпунта Ларсена

Металлические шпунтовые трубы

Шпунтовые трубы имеют полую круглую форму и аналогичные шпунту Ларсена пазовые замки на боковых контурах. Такие изделия, за счет большего сечения, отличаются максимальной устойчивостью в грунте. Они применяются в условиях, где от шпунтовой стенки требуется повышенное сопротивление опрокидыванию и низкий момент инерции.

Рис. 1.4

Диаметр трубчатого шпунта варьируется в пределах от 53 до 142 см. Длина - от 6 до 28 метров. Для изготовления трубошпунта используется сталь марок СТ3КП и16ХГ.

Рис. 1.5

Применение металлических свай

Сфера применения разных видов металлических свай отличается. Винтовые конструкции используются для обустройства фундаментов малоэтажных зданий и сооружений - полноценный фундамент на таких опорах можно возвести за 2-3 рабочих дня, что в десятки раз меньше, чем сроки строительства любых железобетонных оснований.

Рис. 1.6

Помимо фундаментов жилых домов, сваи применяются для:

Монтажа заборов и ограждений;
Как опоры рекламных щитов, линий электропередач, трубопроводов;
Для анкеровки шпунтовых стенок;
Для укрепления и увеличения грузонесущей способности уже существующих фундаментов.

Возможность оперативного демонтажа винтовых свай обуславливает их повсеместное использование при строительстве фундаментов для мобильных объектов - временных торговых павильонов, аттракционов и т.д.

Рис. 1.7

Шпунтовый металлопрокат - трубчатый и Ларсен, имеет идентичную сферу применения. Такие сваи широко востребованы при укреплении откосов котлованов. Из них формируются замкнутые ограждения по периметру выемки, предотвращающие обвалы стенок котлована при и его заполнение грунтовыми водами.

Обустроенное из шпунтовых свай ограждение, за счет стыковки в замок, не пропускает воду, что позволяет использовать его для создания герметичных резервуаров. Из шпунта формируются отстойники для сточных вод, нефтепромышленной продукции, им ограждаются свалки и гидротехнические объекты.

Рис. 1.8

Установленная шпунтовая стенка предотвращает перемещение и сдвиги грунта - такие ограждения применяются для укрепления склонов, размывающихся набережных, автомобильных и железнодорожных тоннелей, подземных сооружений - паркингов, подвалов многоэтажек.

Монтаж металлических свай - ответственный и трудоемкий процесс, повышенная сложность которого обуславливается необходимостью точной стыковки пазовых замков рядом стоящих конструкций. При работе с неправильно подобранной мощностью ударов сваебойного молота возможна деформация замков, после которой свая становится непригодной к дальнейшей эксплуатации.

Рис. 1.9

Технологи монтажа стальных свай реализуется в следующей последовательности:

Производится разметка точек погружения свай, по завершению которой копровая установка размещается на месте монтажа и приводит сваебойную оснастку в рабочее положение;
Посредством тяговой лебедки свая волоком перемещается к копру, после чего конструкция стропуется стальными тросами подъемного механизма;
Стальная свая поднимается в воздух, устанавливается в забивочное положение, фиксируется на копровой мачте и соединяется с наголовником молота;
Выполняется забивка металлической конструкции на требуемую глубину с постоянным контролем за вертикальностью ее вхождения;
Молот отсоединяется от погруженной сваи, копр подтягивает и устанавливает в исходное положение следующую конструкцию. Ее монтаж начинается после стыковки пазовых замков с замками забитой сваи.

Рис. 2.0

Аналогичным образом погружаются все металлические сваи согласно проектной схеме расположения.

Техника для погружения металлических свай

Для установки металлических свай наша компания применяет высокопродуктивную копровую технику на колесной базе. Парк СК "Богатырь" состоит из следующих установок:

В последнее время активно ведется жилищное и гражданское строительство в северных районах нашей страны. Для устройства фундаментов зданий и сооружений, возводимых в условиях вечной мерзлоты или других специфических условиях, лучше всего подходят буроопускные сваи. Любые фундаменты возводятся с учетом строгого последовательного исполнения всех звеньев технологической цепочки и соблюдением строительных норм и правил, а в северных климатических условиях при наличии постоянного промерзания грунтов к подбору и устройству свайных фундаментов нужно отнестись более ответственно.

Конструкция буроопускной сваи

Буроопускная металлическая свая представляет собой стальную трубу с толщиной стенок 4-12 мм длиной 4-36 м с различными наконечниками:

Плоским, с отверстием для отвода воздуха.
Тупым литым с отверстием.
Эллиптическим.
Без наконечника.

Выбирать конструкцию сваи с тем или иным наконечником рекомендуется в зависимости от условий погружения и особенностей возводимого строения. Металлические конструкции обязательно обрабатываются антикоррозийными составами.

Наряду с металлическими сваями широко применяются железобетонные конструкции цилиндрического или квадратного сечения, которые могут быть длинномерные или состоять из нескольких секций. Маркируются железобетонные конструкции буквами «С» (квадратное сечение) или буквами» «СО», что означает свая — оболочка. Наиболее часто применяют железобетонные сваи с рабочим сечением 250 х 250 мм или 400 х 400 мм и длиной до 16 метров.

Буроопускные сваи могут быть полыми или сплошными.

Схема конструкции буроопускной сваи

Пример маркировки металлической сваи

Для упрощения подбора свайных конструкций изделия обязательно маркируются. В качестве примера можно рассмотреть следующую маркировку, например, SM-426/10/8/Э/Т/У/09Г2С-4/БП. Это означает, что конструкция сваи металлическая с диаметром стволовой части в 426 мм с толщиной стенок 10 мм, длина составляет 8 метров, буква «Э» означает применение электросварной трубы по ГОСТУ10704-91,буква «Т» вид наконечника (тупой), буква «У» обозначает тип хвостовой части сваи (усиленный), «БП» означает, что данная свая выпускается без покрытия.

Преимущество свайного буроопускного фундамента

Буроопускные свайные фундаменты имеют ряд преимуществ:

Отсутствие земляных работ. Обычно перед началом работ по устройству фундаментов выполняются земляные работы по снятию растительного слоя и разработке котлованов или траншей для последующего монтажа несущих конструкций. Буроопускные сваи в качестве несущего основания не требуют разработки земляных котлованов, которые в условиях постоянного промерзания грунтов технологически тяжело выполнить.
Отсутствие сезонности выполнения работ. Производство работ по устройству свайного фундамента в вечномерзлых грунтах допускается в любые погодные условия и независимо от времени года, что крайне важно в таких специфических северных условиях.
Доступная и простая технология. В названии «буроопускные сваи» буквально в двух этих словах заключается вся технология устройства подобного несущего основания дома или сооружения.

Недостатки свайного буроопускного фундамента

К недостаткам этого вида свайного фундамента можно отнести следующее:

В процессе производства работ по заполнению скважины цементно-песчаным раствором появляется избыточное тепло, что значительно увеличивает длительность вмораживания свайной конструкции, следовательно, увеличивается сроки строительства.
Необходимость применения специальных авторастворовозов для изготовления и подогрева цементных смесей, что приводит к удорожанию строительства.
Невозможность контролирования качества заполнения цементным раствором зазоров между стенками пробуренной скважины и телом сваи.

Некоторые недостатки вполне возможно устранить непосредственно на строительной площадке: например, для защиты от появления избыточной теплоотдачи строительных цементных растворов в полость металлической конструкции сваи заливают хладагент или охлаждающую жидкость.

Требования к свайным фундаментам в условиях мерзлоты

В северных климатических районах с постоянным промерзанием земляного основания возможно явление морозного пучения грунтов, которое свойственно глинистым и пылеватым почвам. Такое явление выпучивания замерзшего грунта может вызвать неравномерную осадку во время сезонного оттаивания верхнего слоя мерзлой почвы.

Чтобы исключить опасность неравномерной просадки здания, а, следовательно, возможного перекоса и опрокидывания несущих конструкций постройки, свайные фундаменты на мерзлых грунтах опускают на большую глубину. Поэтому так важно на стадии проектирования выполнить тщательный расчет величины опускания буроопускных свайных конструкций, учесть весь комплекс действующих геологических и гидрогеологических условий во время сезонного промерзания и оттаивания грунтов основания.

Буроопускные сваи обладают значительной способностью сопротивляться силе морозного пучения грунтов в условиях вечной мерзлоты. Правильное устройство свайного фундамента гарантирует устойчивость, прочность и долговечность всего здания или постройки.

Технология устройства буроопускных свай

Свайная технология применения буроопускных конструкций в качестве фундаментов разработана исключительно для сложных климатических условий вечномёрзлых скальных, твердомерзлых грунтов. Погружение свайных конструкций происходит в несколько этапов:

Устройство скважины в грунте диаметром большим по размеру на 50 или 100 мм, чем диаметр конструкции сваи.
Опускание опоры с квадратным поперечным сечением в полость подготовленной скважины на проектную глубину.
Заполнение бетонной смесью марки не менее М 300 с морозостойкими добавками зазоров между телом сваи и боковыми стенками скважины.
Демонтаж обсадных труб.

Когда буроопускная конструкция установлена, нужно подождать некоторое время для ее смерзания с окружающим грунтом, и лишь после этого свая готова к эксплуатации.

После завершения технологического процесса свайная буроопускная конструкция принимает нагрузку от веса дома или постройки и других факторов, и передает ее на нижние более крепкие грунтовые основания.

Обсадные трубы

Устройство свайных фундаментов буроопускным способом выполняется под защитой металлических инвентарных обсадных труб. Для предотвращения попадания земляной массы и грунтовой влаги, в пространство между телом сваи и скважины размещаются конструкции труб обсадки. После завершения процесса монтажа обсадные конструкции извлекаются.

В особых случаях, согласно проекту производства работ, обсадку оставляют в грунтовом массиве. Обсадные трубы могут иметь разные диаметры и для каждого конкретного случая можно подобрать свой размер. Внешнее сечение может быть в пределах от 620 мм до 2500 мм.

В грунт трубы обсадки погружаются с помощью следующих способов:

Методом забивки труб.
С помощью специального оборудования (вибростол).
С применением бурового оборудования.

Процесс бурения грунта может выполняться ударным или вращательным методом.

Пример бурения скважины с обсадной трубой представлен на видео:

Виды буроопускных свай

В настоящее время заводы — изготовители производят металлические прямоугольные буроопускные конструкции с уширением внизу ствола, закрепленным элементом и ребрами жесткости. Несущую способность буроопускной конструкции обеспечивает специальная цилиндрическая вставка, расположенная между наконечником и телом сваи.

Разрешается применять также полые сваи с последующим заполнением бетонной смесью. Размеры буронабивных конструкций подбираются на основании расчетных данных.

Металлические буроопускные сваи

Способы погружения свайных опор

Погружение свайных буроопускных конструкций в промерзшие грунты проводится следующим способом:

Предварительное устройство скважины методом бурения.
Очистка пробуренной скважины от снега, воды и шлама. Разрешается оставлять в полости слой не более 150 мм.
Обязательное устройство песчано-гравийной амортизационной подушки с последующим механическим послойным уплотнением. Вместо мелкого гравия можно использоваться щебень мелкой фракции.
Заполнение скважины цементно-песчаным раствором в пропорции 1: 5 на 1/3 глубины. В процессе погружения свайной опоры раствор будет выдавливаться и равномерно заполнять пространство вокруг опорной конструкции.
Погружение металлической конструкции сваи в грунт с помощью специальной технологии. Обычно свая устанавливает в строго вертикальном положении в течение нескольких часов.
Заполнение зазоров между телом свайной конструкции и скважины цементно-песчаной (глинистой) смесью, которая после замерзания смерзается с грунтом и добавляет дополнительную устойчивость буроопускной конструкции.

При заполнении пазух свайного фундамента следует помнить, что рекомендуется использовать для этих целей мерзлый материковый грунт.

Процесс монтажа буроопускной сваи

Механизированный способ уплотнения амортизационной подушки заключается в ударном опускании фундаментной опорной конструкции квадратного сечения с большой высоты в скважину.

Погружение буроопускных свай

Буроопускной способ погружения свай можно проводить следующими методами:

Механизированный монтаж опор при помощи специальных механизмов. Для этой цели привлекается дорогостоящая грузоподъемная техника.
Метод предварительного оттаивания мерзлого грунта с помощью установки специальных игл (шпунтов). Размораживание происходит под действием пара или электрической энергии. Такой метод энергозатратный, хотя относится к несложным по исполнению. Метод оттаивания мерзлого грунта требует внимания и продолжителен по времени.
Использование при монтаже свай скважины меньшего диаметра. Забивка металлической конструкции сваи в мерзлый грунт проводится без предварительных подготовительных работ по устройству скважины. Такой метод рекомендован в пластичных мерзлых грунтах.

Погружение сваи механизированным способом

Каждый из этих методов погружения следует выбирать в соответствии существующих условий строительства домов и сооружений.

Если мерзлые грунты имеют пластичную структуру, то использование буроопускных свай является достойной альтернативой бурозабивной технологии устройства свайных фундаментов в условиях вечной мерзлоты.