Эффективные методы установки свайных фундаментов

Погружение свайных фундаментов осуществляется несколькими методами, в зависимости от геологических условий и типа свай. Наиболее распространенным способом является вибропогружение, при котором сваи устанавливаются с помощью вибрационных установок, создающих колебания и уменьшающих сопротивление грунта. Этот метод обеспечивает быструю и эффективную установку, минимизируя деформации окружающего грунта.

Другим распространенным методом является ударное погружение, при котором сваи забиваются в грунт с использованием ударного молота. Этот метод подходит для плотных и твердых грунтов, предоставляя возможность надежного крепления фундамента. В некоторых случаях могут применяться также экскавационные методы, при которых сваи устанавливаются в подготовленные скважины, что позволяет избежать значительных деформаций на поверхности.

Методы погружения готовых свай

Схема монтажа и технология погружения забивных свай — это параметры, которые зависят от геологических особенностей участка застройки, характеристик грунта, нагрузки на свайный фундамент. Рассмотрим подробнее разные способы монтажа, их особенности, преимущества и недостатки. Основания на сваях широко используются в гражданском и промышленном строительстве.

Применение свай позволяет строить жилые дома, производственные здания, гаражи, склады, ангары, причалы и пирсы, опоры ЛЭП, подпорные стенки, заборы и ограждения на пучинистых и просадочных грунтах, на склонах, на участках с высоким уровнем грунтовых вод. С помощью свайных опор укрепляют боковые стенки котлованов и насыпей, склоны, берега природных и искусственных водоемов.

Среди причин популярности свайных фундаментов можно отметить высокую несущую способность, экономичность, скорость монтажа. Опоры, заглубленные в плотные слои грунта, не подвергаются влиянию сейсмических нагрузок, не проваливаются в грунт и не выталкиваются из него. Методы, применяемые для погружения фундаментных опор в грунт, делятся на ударные и безударные.

Как правило, ударные методы применяются для заглубления в плотную почву опор с большим диаметром. Безударные методы установки рекомендуется использовать на участках с нестабильным сыпучим грунтом и постоянными подтоплениями. Правильный выбор способа погружения свай обеспечивает устойчивость фундамента и снижает трудозатраты на его монтаж на 20-40%.

Ударный

Погружение опорных элементов этим способом основано на использовании энергии от удара молота по торцевой части опоры. Под действием динамических нагрузок опорный элемент постепенно погружается в грунт, который при этом смещается вверх и стороны. В результате происходит уплотнение почвы в радиусе двух-трех свайных диаметров. Забивание свай выполняется копрами со штанговыми или трубчатыми молотами. Процесс забивки происходит в следующем порядке:

• ударная установка поднимает опору и устанавливает ее вертикально в заданную точку в соответствии с утвержденным проектом;
• ударная часть установки, которая располагается между направляющих штанг, падает на поршень, в камере сгорания происходит выброс энергии, в результате чего молот падает и бьет по торцу опоры;
• серия ударов погружает опору в грунт на проектную глубину, после чего воздействие на сваю прекращается.

Вибрационный метод погружения свай

Погружение фундаментных столбов осуществляется за счет придания им колебаний. Вибрационные колебания через опору распространяются по почве, уменьшая ее сопротивляемость. Одновременно с этим снижается сила трения между контактирующими поверхностями, что дает возможность повысить вдавливающее воздействие в сравнении с ударным способом.

Безударный метод выполняется с применением вибропогружателя. Это электромеханическая установка, которая работает по принципу поддержания дисбаланса вибратора с частотой 400-450 колебаний в минуту. Вибрационный способ применяется для погружения железобетонных свай диаметром более 1,0 м. Когда до точки заглубления остается 0,25 м, вибровоздействие прекращают и выполняют добивку столбов молотом. Такой подход обеспечивает более надежное крепление опорных конструкций.

Виброударный

При применении виброударного способа погружения на свайную опору действует совокупное воздействие вибрационной и ударной нагрузок. Эта технология применяется погружения столбов длиной до 6,0 м. Если использовать сваи большей длины, то возникают определенные сложности — трудно выдерживать горизонтальность свай при забивки, возникает риск повреждения железобетонных конструкций.

Спецтехника для работы несколько отличается от вибрационной и ударной установок. В состав конструкции входит 2 рамы, на одной из которых закреплен электрогенератор, два барабана и лебедка. На вторую раму устанавливаются направляющие блоки и вибропогружатель. В начале работы наголовник соединяют с опорой, после чего последнюю устанавливают вертикально. Правильно установленная опора под действием вибрации, собственного веса и ударов молота заглубляется в грунт.

Вдавливанием

Технологию вдавливания отличает эффективность и скорость монтажа. При этом отсутствует риск повреждения фундаментов, расположенных рядом со стройплощадкой. Этот метод применяется для монтажа столбов с круглым сечением длиной от 3,0 до 6,0 м.

Погружение фундаментных опор происходит в следующем порядке:

• свайной опоре придается нужное положение;
• в верхней части опоры фиксируется оголовок;
• с помощью стрелы рабочего агрегата происходит вдавливание.

Мощность вдавливающего усилия составляет 350 кН. При наличии на участке плотной почвы, в точках монтажа заранее бурят скважины нужного диаметра и длины. Данная технология позволяет задать опоре нужное направление для дальнейшего погружения.

Погружение свай завинчиванием

Завинчивание свайных опор применяется для строительства фундаментов легких инженерных сооружений и зданий высотой в один или два этажа. Опорные элементы с винтовыми лопастями легко вкручиваются в грунт на проектную глубину, вручную или с помощью спецтехники. Благодаря особенностям конструкции, на винтовые сваи не действуют вырывающие воздействия и горизонтальные подвижки почвы. Монтаж опор вручную позволяет возводить пристройки любой площади и конструкции без риска деформации основного фундамента. Еще одна область применения винтовых свай — ремонт и усиление оснований уже эксплуатируемых объектов.

Буронабивной способ установки свай

Данная технология забивки свай состоит из предварительного бурения скважин с последующей заливкой их бетоном. Чтобы придать конструкции прочность и устойчивость к механической деформации, в скважину закладывают арматурный каркас. При наличии на участке плотного стабильного грунта, заливка свай выполняется без оболочек. Если существует риск осыпания грунта внутрь скважины, используются обсадные трубы. В качестве обсады применяются полимерные или асбестоцементные трубы.

Методы погружения свай

При строительстве любого здания и сооружения одной из первостепенных задач, которую должен решить проектировщик, является выбор типа фундамента.

Современный уровень развития технологий, доступность строительных материалов и часто возникающая необходимость работы в сложных условиях сделали устройство свайного фундамента самым распространенным, экономичным и эффективным решением для большинства строительных площадок.

Работу со сваями можно осуществлять при любой погоде и любом климате, на различных грунтах, в том числе сложных и обводненных, при неровном рельефе местности и в условиях плотной застройки, когда рядом расположены другие здания или Ведется строительство. Применение свайной технологии обходится дешевле, чем устройство ленточных и монолитных фундаментов.

К тому же, в случае проведения предварительного лидерного бурения, сваи могут быть установлены практически в любой грунт! Погружение свай может применяться не только в строительстве фундаментов: такие процессы осуществляются также при устройстве скважин и шурфов.

Но для того, чтобы максимально эффективно решить задачи, стоящие перед строительством в отдельно взятых условиях, построить надежное и долговечное здание, необходимо правильно применять эту технологию. В первую очередь, нужно выбрать подходящие методы погружения свай.

Виды погружения свай

Сваи делятся на три основных вида:

• буронабивные сваи формируются в предварительно пробуренных скважинах и устанавливаются без значительного ударного и вибрационного воздействия, позволяя осуществлять работы в стесненных условиях и рядом с другими строящимися объектами;
• винтовые сваи состоят из ствола и винтовых лопастей, сконструированных для облегчения монтажа, и погружаются посредством завинчивания и вдавливания;
• забивные железобетонные или грунтобетонные сваи погружаются в субстрат ударным методом и обеспечивают высокую прочность конструкции посредством дополнительного уплотнения грунта (при забивке он вытесняется наверх и в стороны, создавая область повышенной плотности).

В зависимости от выбранного вида свай, условий строительной площадки, экономических факторов и эксплуатационных требований, может быть выбран один из следующих методов установки свай:

• забивка (ударный метод);
• вибрационный метод погружения свай;
• вдавливание;
• завинчивание;
• бурозабивной способ;
• комбинированные технологии погружения свай.

Каждый из этих методов подходит для решения специфических задач, обладает своими преимуществами и недостатками.

Ударный метод погружения

Погружение свай забивкой – самый распространенный метод свайного строительства. Его осуществление возможно практически в любых условиях. При этом используется простое и надежное оборудование, а затраты на строительство невелики. Забивка свай обеспечивает следующие технологические преимущества:

• возможность погружения свай на глубину до 16 м для цельных и 32 м – для составных;
• высокой скоростью монтажа свай – рабочий процесс занимает у подрядчика 1-2 дня, а после установки можно немедленно начинать новые работы;
• забивка свай может быть осуществлена в любую погоду, в любое время года и при любой температуре воздуха;
• строительство фундамента из забивных свай возможно даже на обводненных и сложных грунтах. Это надежное решение с огромным запасом прочности, гарантирующее зданиям и сооружениям длительный срок эксплуатации;
• при работе фундамент дополнительно укрепляется – грунт уплотняется, «схватывая» сваю, повышая ее устойчивость и прочность.

Забивные сваи могут применяться даже там, где грунт содержит крупные включения твердых пород, строительные и промышленные загрязнения. Но в этом случае для успешного осуществления работ может понадобиться предварительное лидерное бурение.

Вибропогружение

Вибрационный метод погружения свай в грунт, как правило, применяется при работе на несвязных водонасыщенных субстратах. Вибропогружателем стальных свай шпунтового ряда на сваю оказывается вибрационное воздействие. Под действием вибрации субстрат становится «плывучим», трение среды уменьшается, и шпунт «проскальзывает» в грунт под действием собственного веса. При работе могут использоваться высокочастотные и низкочастотные вибропогружатели. Низкая частота вибрации помогает погрузить в почву крупные свайные стволы из железобетона или грунтобетона, а высокая – обеспечить «ныряние» легких свай массой до 3 т.

Вдавливание

Вдавливание свай – специфический метод, применяемый на обширных строительных площадках и очень твердых грунтах. При этом необходимо предварительное выравнивание субстрата и проведение геодезических измерений. Устройство фундамента вдавливанием требует значительно меньшего количества свай, чем другие технологии, но и выстаивание фундамента может занять до 30 дней. Строительная техника, используемая при вдавливании, обладает большими габаритными размерами, поэтому устанавливать такие сваи имеет смысл только при крупномасштабных работах.

Завинчивание

Погружение свай в грунт завинчиванием использует специальные винтовые сваи с наконечниками из металла. Завинчивают такие сваи специальные установки на базе тягачей. Погружение металлических свай завинчиванием применяется при строительстве мостов, линий электропередач, вантовых сооружений, оказывающих на основание повышенные нагрузки. В отличие от других технологий свайного строительства, для винтовых свай применяется не наголовник, а специальные инвентарные оболочки.

Буронабивные сваи

Буронабивные сваи формируются сразу на строительной площадке. Перед установкой сваи бурится скважина, затем в нее погружается «заготовка» – арматурный каркас, который заливается бетонной смесью, превращаясь в полноценную сваю.

Буронабивные сваи могут монтироваться с обсадными трубами или по технологии CFA (непрерывного проходного шнек). В первом случае в скважине предварительно устанавливается обсадная труба, защищающая стенки от осыпания. Затем труба заливается бетоном и, в последствии, может быть извлечена из скважины или использована в качестве части конструкции сваи. Во время буронабивного погружения по технологии CFA бетонный раствор вливается в скважину прямо во время бурения. Арматура при этом может быть расположена как по всей длине сваи, так и лишь в некоторых участках.

Применение буронабивной технологии позволяет осуществлять работы на сухих, заболоченных, рыхлых и плотных субстратах, слабых породах, песчанике и т.д. На грунт при этом не оказываются сильные динамические нагрузки и ударное воздействие. Буронабивные системы часто снабжены шумоизоляционным оборудованием, позволяя осуществлять строительство даже вблизи жилых кварталов.

Комбинированные методы устройства свай

К комбинированным методам устройства свай относятся виброударный метод, вибровдавливание, метод подмыва грунта и электоосмос.

• При виброударном погружении на сваю одновременно воздействуют и удары, и вибрация, облегчая вхождение сваи в плотный грунт. Виброударные установки снабжены двумя рамами: для электрогенераторного ударного молота и для стрелы с вибропогружателем. Он соединяется со сваей через оголовок. Виброударный метод позволяет погружать сваи длиной до 6 м.
• Вибровдавливание сочетает в себе вибрацию, ударное воздействие и вдавливание. Свая погружается под воздействием собственной массы, энергии вибропогружателя, ударной нагрузки и вдавливающей силы. Вибровдавливание также применяется для свай длиной до 6 м.
• Подмыв грунта востребован при работе на сыпучих или рыхлых субстратах при установке крупногабаритных свай. Грунт смачивается, и свая свободно «ныряет» в почву под действием собственного веса и веса установленного на нее молота. Несущая способность в таких условиях будет невелика, поэтому подмыв грунта часто совмещают с ударным погружением.
• Электроосмос является технологической операцией, облегчающей работы, а не полноценным методом погружения свай. Эта технология подходит для водонасыщенных глинистых почв и суглинков. Две погружаемые сваи соединяются в электрическую сеть из катода и анода. Грунт возле катода собирает влагу из зоны анода, облегчая погружение сваи. После отключения сети, субстрат восстанавливает свойства, обеспечивая свае высокую несущую способность.

Методы погружения (завинчивания) винтовых свай

Погружение винтовых свай под фундамент можно выполнять двумя способами: вручную или при помощи техники. В первом случае для этого вам потребуется несколько крепких помощников, а лучше – бригада квалифицированных рабочих, во втором – специальная машина для завинчивания винтовых свай, похожая на бурильную установку. Давайте рассмотрим и сравним оба метода погружения винтовых свай, их преимущества и недостатки.

Подготовительные работы

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

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

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

Закручивание винтовых свай вручную

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

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

Закручивание винтовых свай машиной

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

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

Механизированный процесс завинчивания винтовых свай машиной выглядит так:

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

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

Как видно из описания, процесс монтажа такого типа фундаментов достаточно прост, как при закручивании свай машиной, так и при ручном способе, но требует квалификации и аккуратности. А фундамент вашего будущего жилища – это то, на чем экономить ни в коем случае нельзя. Дабы не испытывать судьбу, лучше доверить специализированной организации обустройство опоры, на которой будет стоять дом вашей мечты!