Технология забивки железобетонных свай

Процесс изготовления

Сваи изготавливают на заводах, с соблюдением определенной технологии, контролируемой ГОСТ 19804-91. Некоторые умельцы делают железобетонные столбы самостоятельно, однако отклонение от правил в лучшем случае приведет к разрушению сваи в процессе погружения. В худшем – после того, как будет построено здание. Поэтому даже при самостоятельном изготовлении, если это так уж необходимо, следует руководствоваться все тем же ГОСТом. Хотя гораздо проще и быстрее приобрести готовую и заведомо качественную продукцию.

Сваи квадратного сечения

Наиболее востребованы в строительстве сваи в виде небольших квадратных столбов со стороной 150 мм или 200 мм и длиной 3, 4 и 5 метров. Процесс изготовления можно поделить на два этапа. Сначала на специальных станках натягиваются и фиксируются арматурные жилы для нескольких столбов. Все это делается в горизонтальной плоскости. Затем на дорожку с натянутой арматурой устанавливается оборудование, которое формирует вокруг металлического каркаса бетонную смесь нужной формы и размера.

Сваи круглого сечения

Железобетонные трубчатые сваи изготавливают с помощью специальных центрифуг в заводских условиях, либо на полигонах. Сваи, изготовленные при помощи центрифуги имеют ряд преимуществ:

• высокое качество;
• быстрое изготовление;
• небольшая масса;
• преимущество при транспортировании;
• при погружении имеется возможность наращивания сваи.

Стыковка секций фланцевая, при этом используется сварка стержней арматуры, с последующим скреплением в месте стыка с бетоном. При стыке арматуры с использованием сварочных работ, дополнительного расхода стали не требуется. Такой способ стыковки может использоваться при сборке сваи на стеллажах. Железобетонный или стальной башмак устанавливается в самом низу сваи. При стальном наконечнике, его внутренняя полость заполняется бетоном. В случае необходимости, в наконечнике предусматривается отверстие для подмывной трубы. Трубчатые сваи погружают с открытыми концами.

Преимущества и недостатки забивных свай

Технология закладки фундаментных оснований с помощью забивных свай все чаще используется при возведении частных жилых домов и при обустройстве построек хозяйственно-бытового назначения. Связано это с преимуществами, характерными только для этого вида фундаментов:

Свайные фундаменты возводят в любых климатических условиях и на любом грунте. Не имеет значения и рельеф местности, где предполагается вести строительные работы.

Недостатки, присущие свайным фундаментам:

В доме, возведенном на свайном фундаменте, обустроить подвал и/или цокольный этаж не представляется возможным.

Как правильно забивают сваи

Свайный фундамент обустраивают там, где высока возможность деформации или разрушения постройки при наличии циклического замерзания/оттаивания грунта. Чтобы избежать негативных последствий этих процессов, сваи должны быть забиты на глубину, которая превышает уровень промерзания почвы. Кроме того, забивая сваи, необходимо пробить слабые грунты и достичь твердого основания.

Забивая опору на небольшую глубину, нужно быть уверенным в том, что она не уперлась в камень. Ведь при возведении постройки нагрузка на сваи возрастет и они постепенно погрузятся в почву немного глубже. При этом свая на камне погрузиться ниже не сможет, что вызовет перекос фундамента и всей постройки.

Современные технологии выравнивания оголовков железобетонных свай

имеет в своем распоряжении современную технику, позволяющую производить срубку оголовков свай со скоростью до 100-120 забивных и нескольких десятков буронабивных. Срубка свай производится при помощи гидравлического оборудования, устанавливающегося на стреле экскаватора, оснащенного двухконтурной гидравлической системой.

Разрушители свай представляют собой навесной инструмент, который устанавливается вместо ковша экскаватора или параллельно с ним. Во втором случае ковш является нерабочей частью навески. Конструкция оснащения для срезания оголовков состоит из расположенных на круглом основании гидравлических цилиндров, действующих на подвижную внутреннюю часть. При включении цилиндров режущие сегменты сдвигаются к центру окружности и разрушают бетон сдавливанием с большой силой.

При этом действии разрушается только бетон — арматура остается неповрежденной и после удаления обломков бетона ее используют как составную часть сварных каркасов здания, элементов ростверка или иных технологических целях. Удаление бетона производится при поднятии инструмента вертикально вверх и практически не требует ручного труда.

Виды свай

Буронабивные сваи

Они имеют несколько разновидностей, основная из них – баретт.  Преимущество этой разновидности заключается в том, что она обладает высокой несущей способностью. Форма буронабивных свай – прямоугольная. Баретт используют для равномерной передачи давления стен и предметов, находящихся внутри здания, на фундамент. Методов погружения буронабивных свай существует множество. Основные из них:

1. Способ раскатки слоя грунта.
2. Способ вибропогружения трубы для обсадки.
3. Бурение происходит ударно-канатным способом.

Погружение буронабивных свай

Чтобы произвести бурение, используют специальный станок. Бурение происходит двумя способами: ударный, вибрационный. Затем происходит погружение свай (методы будут рассматриваться далее), их бетонирование

Внимание: при установке буронабивных свай нужно четко следовать точному алгоритму действий

Деревянные сваи

Их используют в местах со слабой несущей способностью слоя грунта. Материалом данных свай являются стволы сосен. Если невозможно найти данный материал, позволяется использовать стволы другого дерева – дуба. Перед установкой нужно запастись специальными инструментами, а точнее молотами:

1. Паровоздушными
2. Механическими
3. Вибрационными

Погружение деревянных свай

При погружении концы свай делаются острыми. Также при погружении в почву, можно на концы свай надеть специальные башмачки, сделанные из металла. Бывает, что длины свай недостает. В этом случае применяют их наращивание.

Железобетонные сваи

Погружение железобетонных свай

Здесь все нагрузку конструкции передают на грунт. В данном виде свай в материале используется тяжелый бетон. Давление передается посредством трения железобетонных свай и слоя грунта. Метод погружения железобетонных свай – забивка. Забивка происходит молотом (гидравлическим). Материал вообще не деформируется, остается в прежнем состоянии без потери своих характеристик. Перед погружением железобетонных свай необходимо определить несущую способность почвенного покрова.

Трубобетонные сваи

Погружение трубобетонных свай

Используют для придания большой прочности основания дома. Для погружения применяют трубу (материал – сталь). Метод погружения – забивка. Для забивки трубобетонных свай используют пневмоударную машину. Используют в местах со слабой несущей способностью слоя грунта (глинистой, песчаной, влажной).

Шпунтовые сваи

Шпунтовые сваи

Их не используют для постройки обычного жилого дома. Они применяются для постройки временных конструкций, которые в будущем будут снесены. Шпунтовые сваи могут быть сделаны из разного материала, они бывают железобетонные, стальные, деревянные. При погружении их устанавливают рядом друг с другом для того, чтобы они не пропускали внутрь воду. Данная конструкция имеет название: шпунтовая стена.

Грунтоплавленые сваи

Перед погружением происходит нагрев почвенного покроя, из-за чего изменяются физико-химические свойства грунта. После данного процесса устанавливается нужная плотность грунтового слоя для дальнейшего погружения свай. Сначала делают дегидратацию, то есть отделяют молекулы воды от грунта (осушение). Затем происходит спекание – это делают для того, чтобы материал перешел в твердое состояние. Потом грунт подвергают плавлению. Далее над расплавом проводят гомогенизацию (нагревание) – данный процесс проводят для придания почвенному покрою однородности. После нагрева массу охлаждают. Грунт становится твердым и приобретает молекулярную кристаллическую решетку. После данного длительного процесса грунт приобретает необходимые для погружения свай физические, химические и механические свойства.

Погружение грунтоплавленных свай

Для строительства обычных жилых домов используются следующие виды свай: буронабивные, деревянные, трубобетонные. Изредка применяются грунтоплавленые. При установке данных видов свай следует соблюдать правила и иметь при себе специальные инструменты и оборудование.

Какие достоинства у буронабивных свай

Не каждый участок на местности может выдержать основание среднего строения. Поэтому некоторые из жителей будущих построек используют некоторые хитрости, чтобы возвести фундамент.

Самым выгодным и наиболее востребованным в наше время считается конструкция, в которой применяются буронабивные сваи.

Они замечательно укрепляют фундамент, имеют большую несущую способность, а также намного дешевле ленточных и монолитных аналогов.

Чтобы упрочить основу под дом, имеющий средний размер, вам будет достаточно полсотни шпунтов, поскольку одна из них способна выдержать около полутора тонн веса.

Процесс забивки

Их располагают немного ниже, чем уровень промерзания почвы и применяют гидроизоляцию в виде двух слоев рубероида. Она необходима, чтобы зимой сваи не вытолкало наружу. К тому же слой гидроизоляции в значительной мере снизит силу давления на сваи.

Такой способ возведения фундаментальной основы имеет следующие преимущества:

• Нет опасности динамических воздействий на расположенные рядом строения;
• Замечательно подходит рельефным, наклонным и неустойчивым почвам;
• Окружающий ландшафт от такого вида фундамента не пострадает;
• Любой удобный участок станет пригодным к строительству с основой, выполненной таким образом;
• Возможность возводить любые типы строений (кирпичный, бревенчатый, каркасный);
• С точки зрения экономии средств – самый дешевый;
• Возведение возможно провести за неделю.

Согласитесь, что мало какой фундамент сможет похвастаться столькими преимуществами и достоинствами.

Особенности железобетонных свай

В строительстве наиболее часто применяются сваи квадратной и прямоугольной формы сплошного сечения. Изделия могут иметь различную конфигурацию:

• в виде квадрата;
• прямоугольную форму;
• двутавровую форму;
• в виде круга.

Применение свай, имеющих двутавровое сечение, осуществляется с целью придания конструкции устойчивости к изгибам.На сегодняшний момент применение свай сплошного круглого сечения не осуществляется. Раньше, такой вид свай (длиной не больше 30 метров, диаметром менее 50 см, весом меньше 11 тонн) использовался в строительстве.

Минусы ЖБ-свай

1. Отличаются большим весом. Из-за этого могут возникнуть трудности в транспортировке, погрузочных/разгрузочных работах, в процессе монтажа.
2. Для установки требуется применение сваебойного оборудования. Кроме шумности, габаритная тяжелая техника может быть неприменима в некоторых ситуациях – в местах плотных застроек, на небольших строительных участках.
3. Способны к разрушению, не выдерживают суровых климатических условий. Для северных районов, используются специальные изделия, которые изготавливаются из морозостойкой марки бетона.

Хотя эти характеристики скорее относятся не к минусам, а к особенностям которые нужно учесть при строительстве. Поэтому использование свай из железобетона производится довольно часто, особенно при возведении крупных зданий и сооружений.

Плюсы ЖБ-свай

1. Высокая несущая способность. Армированный железобетон при правильной установке способен выдерживать колоссальные нагрузки. Самое главное – фундаменты на железобетонных сваях можно использовать под строительство многоэтажных зданий.
2. Уплотнение грунта. В процессе забивания почва под фундаментом уплотняется, что приводит к повышению прочности и устойчивости основания. За счет уплотнения земляного кома в процессе забивки, свайный столб плотно фиксируется в нижней точке опоры и по бокам. То есть его невозможно расшатать (как часто бывает с винтовыми свайными столбами), нет необходимости в дополнительном укреплении с помощью обвязки.
3. Длительный срок службы (от 100 лет).
4. Быстрое возведение. Несмотря на некоторые сложности с монтажом, при наличии необходимого оборудования забивка свай производится быстро и не составляет проблем.
5. Возведение фундамента не требует земляных работ. В большинстве случаев нет необходимости снимать даже верхний слой почвы, не говоря уже о бурении скважин или рытье котлована.
6. Простота хранения. Удобная форма позволяет складировать столбы штабелями, а устойчивость к возгоранию, воздействию влаги (в разумных пределах, естественно) и грибковым поражениям не требуют каких-то особых складских условий.

Армирование свай

Армировать сваи можно, применяя как продольную, так и поперечную арматуру. В основном, используется продольная арматура. Поперечная арматура, так называемая связка, служит для объединения продольной, в целях упрочнения конструкции. Размер диаметра, который имеет поперечная арматура, должен быть равным XU диаметра стержней в продольной арматуре (более 8 мм). Допускается применение бетона (марки более 300). Несколько рядов (2 или 3) сеток арматуры, с размером клетки до 5 см, монтируют на головы свай. Между такими сетками допускается расстояние менее 5 см. К самому низу свай, укрепленных сварным башмаком, требуется приварить продольную арматуру. В процессе изготовления свай из железобетона допускается применять гидротехнический бетон с обычной арматурой.

№7. Погружение свай методом подмыва грунта

Метод подмыва грунта используется на сыпучих и рыхлых грунтах (песчаные и супесчаные грунты) для установки свай большого диаметра и длины. Не допускается использовать метод на просадочных грунтах и при угрозе просадки близлежащих зданий. Способ основывается на смачивании грунта и последующем снижении силы трения, благодаря чему свая легко входит в грунт под действием собственной массы и массы молота, установленного на нее.

В наконечник или боковые стенки сваи встраиваются трубки, по которым подается вода под высоким напором (около 0,5 МПа). Под воздействием воды грунт становится более мягким, податливым, рыхлым и вымывается. Этот принцип нам знаком еще из песочницы. Сопротивление грунта свае снижается, вода также размывает прилегающие стенкам сваи слои грунта, снижая силу трения. Трубки подачи воды имеют диаметр 38-62 мм. Боковой подмыв (обеспечивается 2 или 4 трубками по бокам сваи, на 30-40 см выше острия) более эффективно снижает силу трения стенок сваи по сравнению с центральным подмывом (обеспечивается одно- или многоструйным наконечником по центру сваи).

Понятно, что о высокой несущей способности в этом случае речь не идет, поэтому часто способ подмыва комбинируют с ударным способом. В этом случае снижаются расходы и повышается надежность обустраиваемого фундамента.

Стоимость устройства свайного основания методом статического вдавливания

Рассчитывается на основе следующих исходных данных:

• характеристик грунтов основания;
• общего объема работ по погружению элементов;
• сечения, длины, типа и материала погружаемых элементов;
• проектной нагрузки на погружаемый элемент;
• объема работ по выполнению стыковки элементов и антикоррозионной обработки;
• месторасположения объекта строительства;
• климатических условий площадки строительства;
• наличия и мощности точки подключения к электроэнергии;
• наличия первоначальной рабочей документации на строительство;
• необходимости дополнительного проектирования и согласования;
• объема геодезических работ на площадке строительства;
• объема работ по статическим испытаниям;
• объема услуг Генподрядчика (по подготовке стройплощадки, котлована, временных и подъезных путей, складов, стоянок, ограждению и освещению стройплощадки, водоотведению и водопонижению, вывозу и утилизации строительного мусора и оголовков свай, охране имущества и техники, наличию вахтового городка для проживания ИТР и рабочих, организации поставки, складиования и приемки по качеству погружамых элементов и т.д.)

Технология возведения

1. К свае, за выступающее в верхней части металлическое «ухо», крепят трос и поднимают ее с помощью лебедки.
2. Столб помещается в погружную установку (в отверстие в нижней части молота).
3. Молот начинает забивать столб. После нескольких ударов, сваебойная машина останавливается, мастер производит замер с помощью уровня, чтобы выяснить, не произошло ли отклонения от вертикали.
4. Если наблюдается уход сваи в сторону, она извлекается при помощи все той же лебедки, причина отклонения устраняется (обычно это камень или более плотная часть грунта, которая подкапывается) и производится повторная попытка погружения.
5. Также направление движения столба может быть откорректировано сваебойной машиной, которая способна изменять свое положение, подтянув погружаемый столб в нужную сторону.

Чем забивают сваи

Для погружения забивных опор в грунт промышленностью выпускается большое количество разнообразной техники. Как правило, такие машины собираются на базе бульдозеров, автокранов или экскаваторов, передвигающихся на гусеничном или колесном ходу.

Забивают опоры в грунт при помощи сваезабивателя. Принцип его работы заключается в нанесении молотом ударов по торцу сваи, установленной в нужном направлении.

Ударный механизм оснащается молотом:

При возведении легких построек хозяйственного назначения допускается использование ручного молота, в котором ударная часть с помощью простого блочно-тросового механизма вручную поднимается на определенную высоту. Падая, он за счет ускорения свободного падения с силой ударяет по торцу опоры, постепенно загоняя ее в грунт. Такой копр можно оснастить барабаном и наматывать трос вручную или при помощи электродвигателя.

Существует машина, принцип действия которой заключается в создании вибрации, направленной вдоль оси опоры – вибропогружатель. Вибрации создаются специальным устройством, которое закрепляется на оголовке сваи. Конструктивно оно состоит из вращателя и пригруза со смещенным центром тяжести. Приводится такой механизм в действие гидроприводом или электромотором. При этом создаваемая вибрация обеспечивает все условия для погружения сваи в грунт.

Источник

Технология забивки железобетонных свай[править]

Процесс забивки железобетонных свай происходит в несколько этапов

1. Перед началом погружения пятно застройки размечается. Точки забивки отмечаются согласно плану при помощи арматурных прутьев либо иных подручных средств
2. Лебедка копровой установки, цепляясь за монтажные петли, подтягивает отдельный элемент к месту погружения
3. Свая переводится в вертикальное положение
4. Острый наконечник находятся снизу
5. Плоская противоположная часть стыкуется с наголовником копровой установки
6. Молот спускается по мачте, фиксируя элемент
7. Происходит фиксация также в направляющих мачты
8. Серией ударов свая погружается до проектного уровня под постоянным строгим контролем вертикальности положения

При необходимости установленные элементы обрезаются по одному уровню, устанавливаются оголовки, либо монолитный железобетонный ростверк.

Виды опор

В малоэтажном частном строительстве используют такие виды свай:

Железобетонные

Отличаются повышенной несущей способностью: до 60 т на один стержень, погруженный в твердую почву. Могут иметь квадратное, круглое, полое и тавровое сечение. По способу устройства железобетонные опоры бывают монолитные и составные.

Служат 50–150 лет. Период эксплуатации зависит от исходного качества бетона, а также содержания солей и минеральных веществ в почве. Подробнее о ж/б сваях читайте здесь.

Металлические

Стальные трубы, швеллеры, рельсы и другие виды металлопроката. По типу сечения сваи могут быть трубчатыми, Н-образными, цельными, с глухим концом. Изделия по длине различаются на короткие, длинные и составные.

По типу конструкции могут быть:

• анкерными,
• корневидными,
• коническими,
• а также в виде колон.

Период службы – от 40 лет: зависит от качества гидроизоляционного слоя, а также условий эксплуатации. Более подробно расскажет эта статья.

Деревянные

Используются для строительства срубов и каркасных сооружений. Деревянные забивные опоры изготавливают из лиственницы, кедра, дуба и других твердых пород.

Традиционно используют деревянные сваи с диаметром сечения 30 – 40 см и длиной 3 – 8 м. Для устройства фундамента на твердых почвах конструкцию стержней усложняют стальным наконечником.

Преимущества деревянных свай:

• экологичность,
• простота монтажа,
• дешевизна.

Установка сваи

Установка забивной сваи

Процесс забивки осуществляется следующим образом.  Элемент устанавливается вертикально с оголовком, направленным вверх. Проверяется совпадение острия и оси. Затем начинается сам процесс забивки.

Опускается ударная часть молота, а частота забивки каждой сваи подсчитывается сначала на 1 метр, затем по 0,1 метра до «отказа». Средний показатель «отказа» исчисляется количеством ударов по основанию элемента.

При ударе молота производится замер погружения и определяется несущая способность конструкции. Это дает возможность предупредить недостатки при дальнейшем строительстве.

На этом этапе удается предусмотреть пустоты, встречающиеся камни и прочие препятствия в почве. В случае если свая в процессе погружения наталкивается на какое-нибудь препятствие, может возникнуть ложный отказ. Соответственно, такой вид основания не применим для устройства свайного фундамента на скалистых участках.

На всем протяжении процесса забивки должна выполняться сверка точности разбивки свайной конструкции.

Недостатки свайного основания

• При обустройстве фундамента на сваях необходимо продумать, как утеплить и отделать цокольный этаж.
• Если грунты на строительном участке набухающие или просадочные, характеристики устойчивости фундамента могут существенно снижаться.

Забивные сваи обвязыванные железобетонным ростверком

В случае необходимости придать конструкции большую прочность, используют сооружение свайного фундамента с ростверком. Такие основания можно разделить на:

• плитно-свайный тип;
• свайно-ленточный тип.

При устройстве этих двух типов оставляют некоторое пространство между землей и лентой. Выполняется засыпка слоя песка, щебенки или гравия под ленту.

Он не дает грунту (в случае пучения) упираться в ростверк. Кроме того, при наличии этого зазора ростверк не будет приподнимать фундамент вверх.

Такой же способ применяется и для плитного варианта свайного фундамента.

Шнековое бурение

Стандартный буровой шнек представляет собой продольный стержень с направляющим острием в нижней части, по всему контуру которого закреплены винтовые лопасти под углом, позволяющим выработанному грунта в процессе вращения шнека подниматься на поверхность скважины.

Рис.: Шнековый бур с грейферным наконечником

При разработке грунта буровая машина работает циклично, периодически изымая шнек из скважины и освобождая его от осевшей породы. Шнековое бурение дает возможность обустраивать скважины под буронабивные сваи глубиной до 10 метров за одну проходку (без необходимости извлечения шнека и промывки скважины).

Инфо! Средняя скорость бурения при реализации данной технологии, в зависимости от грунтовых условий, составляет 0,5-1,2 метра в минуту.

Рис: Процесс шнекового бурения скважины При необходимости обустройства буронабивных скважин с обустройством уширенной опорной пяты применяются шнековые буры с ножами-расширителями. Изначально оны размещаются параллельно буровому стержню, однако при активации шарнирного узла ножи раздвигаются и при вращении шнека срезают почву, создавая цилиндрическое уширение в нижней части скважины.

Рис: Наконечник буровой колонны для создания скважин с уширением