Свайные работы в строительстве

Свайные работы 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.

Содержание

  1. Классификация видов свай
  2. Способы устройства забивных свай
  3. Методы погружения опор в грунт
  4. Способы установки набивных свай
  5. Обустройство основания в вечномерзлых грунтах

Классификация видов свай

Классифицируются опоры в зависимости от:

  1. Материала для производства опоры для фундамента: бетонные, глиняные, железобетонные, стальные, грунтовые, деревянные, изготовленные из комбинации нескольких материалов.
  2. По методу перераспределения нагрузки на почву подразделаются на стойки (передают всю нагрузку от постройки на плотный слой почвы находящийся под неустойчивым слоем), висячие (нагрузка передается через трение земли об неровную поверхность стенки сваи).
  3. По форме ствол опоры выпускается: квадратный, круглый, в виде призмы.
  4. Используются цельные 12000-20000 мм, составные, сращиваются из нескольких частей.
  5. От веса, толщины стенки и диаметра.

    сваи железобетон
    Железобетонные сваи
  6. По способу расположения: одиночные (служат в качестве одиночной опоры), объединенные в ленту (равномерное расположение по периметру фундамента гарантирует равномерное перераспределение нагрузки), свайные кусты (размещаются под колонной несущей опоры постройки).
  7. От формы нижнего края: изготавливается с открытым или закрытым специальным наконечником.
  8. От вида монтажа подразделаются на: забивные, полые, буровые, набивные, забивные. Забивные погружаются с помощью воздействия на голову сваи молота, вибромолота или методом вдавливания. Полые внутри опоры устанавливаются в грунт с помощью вибрационных устройств. Буровые включают использование пробуренной скважины, которая заполняется бетоном с металлическим армированием или железобетоном. Набивные устанавливаются в залитую бетоном скважину, устроенную способом обжатия грунта. Винтовые имеют на краю лопасти, которые закручиваются в грунт. В конце производится срезка выступающей части голов до нужного размера.

Особенности устройства свайных работ зависят от вида свай, применяемых в индивидуальном, гражданском и общественном строительстве.

Деревянные сваи

сваи деревоИзготавливаются 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
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

балка
Двутавровая балка также может применяться в качестве 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

железобетонные сваи
Железобетонные сваи подходят для использования на сложном рельефе

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

бетонПустые 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

забивание свай
Порядок забивания свай зависит от типа фундамента и вида почвы

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.

Виды расположения:

  • последовательное расположение в один ряд;
  • по спирали устанавливаются от центра к наружному ряду;
  • секции, рядового расположения, разделенные согласно длине постройки, кругами от середины к краям.

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

винтовые сваи
Винтовые сваи погружают в грунт винтовым методом

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:

  • четырех выносных опор, управляемых с помощью гидравлики;
  • пульта управления;
  • электрического двигателя;
  • четырех захватов;
  • привода, обеспечивающего вращение и наклон;
  • гидросистемы;
  • дополнительных вспомогательных устройств.

Используется винтовой метод для обустройства оснований линии радиосвязи, электрических передач и других конструкций.

Ударный метод

ударный методОпоры устанавливаются согласно проекту, на их головы надевается металлический наголовник, забивается с помощью ударной установки.

Виды установок:

  • работающие на принципе воздействия на молот сжатого воздуха или пара (паровоздушные);
  • энергия сгорающих газов приводит молот в рабочее состояние (дизельные);
  • комбинирование вибрации и ударов (вибромолоты) со стороны голов;
  • передающие колебательные, вибрирующие движения на опору (вибрационные).

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

вибрационный метод
Вибрационный метод эффективнее ударного

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.

Способ применяется:

  • в пылеватой почве;
  • в водонасыщенной мелкой почве;
  • в песках.

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

Способ подмывания грунта
Способом подмывания грунта сваи вбиваются намного быстрее, чем при других методах

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

электричествоУстановленную 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

Ударный метод, комбинированный с вибрацией
Комбинированные способы применяют в плотных грунтах

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

Способы установки набивных свайНабивные 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.

Способы обустройства:

  1. Без укрепления бортов в скважине (сухой метод) используется в устойчивой почве, где стенки скважины не предрасположены к осыпанию. Возможно обустройство с монтажом армирующего каркаса.
  2. С использованием глиняной почвы, которая предохраняет от осыпания стенок.
  3. С установкой обсадной трубы.

Для повышения несущей способности имеется возможность обустройства опоры с расширенной нижней частью.

Преимущества набивных опор

преимущества набивных опорИзготовление непосредственно на строительной площадке имеет ряд преимуществ:

  • можно обустроить опору любой длины без снижения ее качественных характеристик;
  • применяют для усиления уже готового фундамента;
  • экономятся средства и время на перевозку готовых конструкций;
  • при погружении нет сильных динамических воздействий;
  • метод удобный для использования на небольших строительных площадках.

Недостатком является сложность контроля качественного заполнения бетоном всей полости сваи. Если остаются пустоты, снижается несущая способность опоры.

Устройство набивных свай с использованием обсадных труб

Устройство набивных свай с использованием обсадных труб
Процесс погружения сваи 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

Опоры из глинистого раствора
Слабые почвы укрепляют раствором бетонитовой глины

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

Буронабивные опорыОпоры, выполненные с расширенным концом снизу, являются более надежными. Способы устройства скважины под такой тип опор:

  1. При способе взрывания на дно скважины опускают взрывчатое вещество, провода от взрывного устройства располагаются на поверхности. Отверстие заполняют бетоном на 1500-2000 мм, поднимают на полметра обсадную трубу, приводят в действие детонатор. При взрыве создается полость в форме сферы, она заполняется бетоном из обсадной трубы. Затем заполняют скважину бетоном до верха.
  2. Бурение отверстия выполняется с помощью станка, на краю которого установлен механизм по типу раскрывающегося ножа диаметром 3000 мм. Механизм имеет управление, основанное на гидравлическом принципе. Для укрепления боковых стенок используется циркуляция глинистого раствора. При устройстве расширяющейся воронки бурение выполняется параллельно с подачей раствора из глины до полной замены глинистого раствора, включающего частицы грунта. Затем станок вынимают, монтируют металлический каркас, который в дальнейшем заливается бетоном, он вытесняет глину через зазор между трубой и стенкой скважины. Голова обсадной трубы должна быть заглублена на 2000 мм в бетонную смесь, раствор заливается непрерывно до полного завершения работы. Если резко прекратить подачу бетона, между слоями сваи образуется глинистая прослойка, она снизит прочность конструкции. Лишние выступы срезаются с поверхности после завершения работ.
  3. Грунт разбивается путем усиленного трамбования бетона в нижней части скважины. В этом случае, достаточно трудно оценить качество расширения и заполнения его бетоном.

По сечению такие сваи могут обустраиваться 600-2000 мм, по длине от 14 до 50 метров.

Буронабивная свая с башмакомБуронабивная свая с башмаком

Труба 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

Буронабивные сваиСуществуют недостатки, сдерживающие повсеместное использование буронабивных свай:

  • трудно контролировать качество работ;
  • сложность обустройства в грунтах, находящихся под воздействием водных источников;
  • большие трудовые затраты в проведении буровых работ;
  • несущая способность не всегда соответствует нормативным требованиям.

Но, несмотря на недостатки, в некоторых случаях применение таких опор полностью оправдано и целесообразно.

Обустройство основания в вечномерзлых грунтах

Вечномерзлые грунты подразделаются на группы:

  • мерзлая почва, промерзающая на глубину в зависимости от сезона;
  • вечная мерзлота подразделяется на твердый и пластичный виды.

В зависимости от типа грунта выполняются мероприятия по устройству свайного основания.

Особенности устройства свай в мерзлой почве

Особенности устройства свай в мерзлой почвеПри 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:

вечна мерзлота
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.

118
Звёзд: 1Звёзд: 2Звёзд: 3Звёзд: 4Звёзд: 5 (Пока оценок нет)

ОСТАВЬТЕ ОТВЕТ

Please enter your comment!
Please enter your name here