Что лучше: винтовые сваи или бетонные (забивные, буронабивные, сваи-оболочки)?
Забивные ж/б сваи в большинстве случаев работают как висячие, то есть их несущая способность обеспечивается в первую очередь трением по боковой поверхности. Следовательно, при проектировании фундамента на их основе необходимо дополнительно выполнять расчеты на воздействие касательных сил морозного пучения.
Морозное пучение связано с наличием в порах грунта воды и ее замерзанием.
На степень пучинистости влияют разные факторы, в том числе уровень расположения грунтовых вод. Так если он расположен выше отметки глубины промерзания, то выпучивание фундаментной конструкции может достигнуть нескольких метров. Кроме того, грунт в разных частях участка может подниматься на разную высоту, что усугубляет негативное воздействие на основание.
В результате с течением времени фундамент неравномерно деформируется, что вызывает крены, образование трещин и т.д.
В связи с этим согласно обязательному приложению Ж «Расчет свайных фундаментов на воздействие сил морозного пучения» СП 24.13330.2011 «Свайные фундаменты»: «при строительстве зданий и сооружений на свайных фундаментах в сезоннопромерзающих или искусственно замороженных пучинистых грунтах необходимо учитывать касательные силы морозного пучения. Расчет оснований и свайных фундаментов по устойчивости и прочности на воздействие сил морозного пучения грунтов следует производить при эксплуатации неотапливаемых сооружений, мачт линий электропередачи и мобильной связи, трубопроводов и др.».
К неотапливаемым сооружениям относят все строения, которые не оказывают теплового воздействия на грунт. Так как большинство строений на свайных фундаментах имеют высокий ростверк, и их пол не соприкасается с грунтом, они не оказывают теплового воздействия на грунт под ними.
Таким образом, для свайных фундаментов с высоким ростверком (исключением являются фундаменты из широколопастных винтовых свай, при установке которых лопасть располагается за глубиной промерзания, что позволяет ей противостоять негативному воздействию касательных сил морозного пучения) нужно обязательно выполнять расчет по устойчивости, подтверждающий, что удерживающие силы (собственный вес, полезная нагрузка, силы сопротивления, удерживающие сваю от выпучивания из-за трения ее боковой поверхности о талый грунт, лежащий ниже расчетной глубины промерзания) превосходят «выпучивающие» (касательные силы морозного пучения).
В случае касательных сил грунт примерзает к боковым стенкам фундамента, поднимая их за счет сил бокового трения, образовавшихся при смерзании. Примерзнув к стенкам фундамента, вспучивающийся грунт поднимает и фундамент, разделяя его на части. Эти силы могут достигать 5-7 тс на квадратный метр боковой поверхности фундамента.
Формула расчета имеет вид:
Расчеты на действие сил морозного пучения в средне- и сильнопучинистых грунтах показывают, что для уравновешивания касательных сил морозного пучения для пригруженных сооружений нужна заделка в непучинистые грунты на глубину равную слою сезонного промерзания. Для непригруженных и легких сооружений – на глубину не менее 2 толщин сезоннопромерзающего слоя.
При нормативной глубине промерзания 1,5 м, минимальная глубина забивки свай составляет в средне- и сильнопучинистых грунтах:
- для пригруженных сооружений – 3 м;
- для непригруженных и легких – 5,5 м.
Так как забивные сваи малого сечения устанавливаются с помощью малогабаритных сваебойных установок, часто они оказываются заглублены в грунт не более чем на 3-4 м, что создает серьезную угрозу безопасности.
Еще один важный аспект – сечение забивных железобетонных свай. Хотя ГОСТ 19804-2012 указывает минимальное допустимое сечение 200х200 мм. Тем не менее, строительные компании часто предлагают сваи сечением 150х150 мм, которых даже нет в нормативных документах. Если же такие сваи выполнены из бетона, марка морозостойкости которого ниже F100, то срок эксплуатации таких конструкций не превысит 5-6 сезонов.
Подводя итог, можно сделать вывод, что забивные железобетонные сваи, при условии их соответствия строительным нормам и правилам, – хорошее, но довольно дорогое решение для фундамента.
В качестве альтернативы могут быть использованы винтовые сваи. Конечно, это решение также имеет определенные особенности, с которыми необходимо считаться (подробнее «Минусы свайно-винтового фундамента»), однако если участь слабые и сильные стороны такой конструкции как на этапе проектирования, так и на этапе строительства, возможно не только избежать проблем, но и добиться увеличения показателей эффективности, срока службы и т.п.
Какие буровые установки мы продаём?
Сегодня, все бурильные машины, реализуемые нами, можно разделить по самыми эффективным и популярным методам возведения буронабивных свай:
- С обсадной трубой и телескопической келли-штангой.
- CFA — с непрерывным полым шнеком и одновременной инъекцией.
- Малогабаритные буровые установки для работы на склонах и в стеснённых условиях.
Буровые установки с келли-штангой и обсадной трубой.
Буровые машины с келли-штангой очень распространены, т.к. благодаря тому, что подобной телескопической удочки, келли-штанга может раскладываться на секции и увеличивать глубину бурения. Современные характеристики буровой установки позволяют возводить этим методом буронабивные сваи от 450мм до 2500мм, глубиной до 60—70 метром, но в России самыми распространёнными диаметрами считаются 600-1500 мм, при глубинах до 40 метров.
Привод буровой установки гидравлический, на мачте установлены один или два вращателя, вращающие келли-штангу со шнеком и обсадную трубу, внутри которой происходит выемка грунта. Чаще, для погружения обсадной трубы используют обсадной стол, который позволяет работать с большими диаметрами труб на большой глубине.
Принцип работы буровой машины с обсадной трубой.
Как правило, работа буровой установки с обсадной трубой и келли-штангой делится на этапы:
- Погружение трубы.
- Выемка грунта.
- Погружение армокаркаса.
- Погружение бетонолитных труб ВПТ.
- Бетонирование сваи.
- Выемка обсадной трубы.
Производительность буровой машины с обсадной трубой.
За одну рабочую смену, обычно, возводят одну буронабивную сваю диаметром 1000мм и глубиной 28 метров, а для работы необходим машинист буровой установки(оператор) и 2 помощника, трактор или экскаватор для уборки вынутого грунта, кран для сборки установки и обсадной колонны.
Не мало и не дешево, но зато, такая самоходная буровая установка, наверное, это сегодня единственный способ возведения буронабивных свай в сильно обводнённых грунтах.
Буровая установка CFA. Описание.
Эти самоходные буровые машины, способны возводить буронабивные сваи диаметром до 1500мм и глубиной до 42 метров. Суть этого метода в том, что шнек (он является неделимым и с внутренним бетоноводом) забуривается до проектной отметки сразу, без промежуточной выемки грунта, а потом подаётся бетон под избыточным давлением через шнек с одновременной выемкой шнека.
Для работы буровой установки по методу CFA не требуется ни обсадные трубы, ни бетонолитные.
Принцип работы буровой машины CFA.
Как правило, метод возведения буронабивных свай CFA делится на этапы:
- Забуривание шнека.
- Подача бетона.
- Выемка шнека с одновременным уплотнением сваи бетоном.
- Погружение армокаркаса.
Производительность буровой установки CFA.
За одну рабочую смену, обычно, возводят 7-8 буронабивных свай (есть рекорды и по 13) диаметром 1000мм и глубиной 28 метров, а для работы необходим машинист буровой установки (оператор), 1 помощник, трактор или экскаватор для уборки вынутого грунта.
Кран для сборки не требуется, если у Вас буровые установки Llamada – они собираются автоматически самостоятельно, для других производителей кран нужен только для сборки буровой установки, в дальнейшей работе он не нужен.
Самоходная буровая установка для буронабивных свай CFA – это самое эффективное и экономично решение возведения свай, но существует ограничения у данного метода: Это трудность возведения буронабивных свай CFA через верхний слой текущей воды, но для этого есть решения с частично погружаемой обсадной трубой, которая остаётся в качестве оголовка сваи.
Малогабаритные буровые установки для работы на склонах и в стеснённых условиях.
Малогабаритные или универсальны буровые машины используются для установки буроинъекционных анкеров. Компактные размеры позволяют буровым установкам выполнять буронабивные (Буроинъекционные) сваи даже в подвалах зданий. Процесс установки буроинъекционного анкера можно разделить на следующие этапы:
- Забуривание анкера с одновременной промывкой для выемки шлака и остатков грунта.
- Подача бетона через анкер под избыточным давлением для заполнения сваи.
Суть работы буровой установки при использовании, при этом методе, заключается только в забуривании анкера. Буроинъекционный анкер остаётся в сваи, являясь её армокаркасом. Диаметры таких свай – 50-300мм, при глубинах до 40 метров.
Способы устройства забивных 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.
3.3. Сдаточно-приемочные испытания
При приемке свайных фундаментов из буронабивных свай оценку качества производят на основании документов:
— проектов свайных фундаментов;
— паспортов заводов-изготовителей бетонной смеси и арматурной стали;
— актов геодезической разбивки осей фундаментов;
— исполнительной документации расположения свай с указанием их отклонений в плане и по высоте;
— журналов изготовления буронабивных свай;
— результатов статических испытаний.
На основании данных документов устанавливается:
— пригодность свай и соответствие их несущей способности проектным нагрузкам;
— необходимость дублирующих свай или дополнительного изготовления буронабивных свай;
— необходимость срезки арматуры голов свай до заданных проектных отметок.
Приемка оформляется Актом.
Конструкции буронабивных свай
При создании свайного фундамента подобного вида изготавливаются и применяются свайные конструкции из монолитного бетона
При создании свайного фундамента подобного вида изготавливаются и применяются свайные конструкции из монолитного бетона, комбинированные, сборные (из железобетона). Последние часто делаются с уширением пяты – вариант показан для строительства в проблемных грунтах, где основной состав – глина и суглинки. Уширение пяты позволяет усилить несущую способность свайного элемента, но в скальных грунтах данный технологический прием не используется.
Определяя типы буронабивных свай, необходимо руководствоваться ГОСТ 19804.2-79; ГОСТ 10060.0-95. Самыми используемыми считаются буронабивные, буросекущие, бурокасательные сваи. Также к буровым фундаментам относятся конструкции забойного типа: скважины, заполняемые щебеночной отсыпкой с послойным уплотнением, опоры с уширенной пятой, для изготовления которых применяются взрывные работы и полые опоры, изготовленные посредством использования сердечника.
Буронабивные сваи
Это конструкции, в том числе железобетонные, получившие широкое распространение, благодаря простоте обустройства
Это конструкции, в том числе железобетонные, получившие широкое распространение, благодаря простоте обустройства, возможности применения для усиления существующего фундамента и строительства оснований на ограниченном пространстве. Достоинством является минимальная динамическая нагрузка на соседние строения, отсутствие разрушительных воздействий на трассы, подземные коммуникации. Кроме того, технология изготовления фундамента допускает работу объекта в обычном режиме при проведении реставрационных работ.
Скважины выполняются посредством буровых приборов, при достижении необходимого заглубления, бур вынимается и скважина армируется предварительно изготовленным каркасом, после чего заполняется смесью бетона. Изготовление буронабивных свай может производиться по следующим технологиям:
- С применением обсадной трубы;
- С использованием глиняной болтушки;
- Посредством использования проходного шнека;
- С использованием двойного вращателя;
- Посредством уплотнения грунта.
Достоинства буровых свай:
- Возможность изготовление на месте застройки;
- Длительный срок службы;
- Относительная дешевизна проекта;
- Высокая несущая способность фундамента;
- Вариабельность толщины;
- Минимальные требования к применению тяжелой техники (иногда можно и вовсе обойтись без нее);
- Широкие возможности применения.
Однако есть и недостатки:
- По сравнению с ленточными и плитными фундаментами несущая способность низкая;
- Повышенные трудозатраты;
- Сложность изготовления свай на водонасыщеных грунтах.
Буросекущие сваи
Буросекущие элементы монтируются с шагом «в ноль», то есть представляют собой сплошную стену конструкционных тел
Это конструкции, технология монтажа которых повторяет буронабивные свайные элементы. Отличие в том, что буросекущие элементы монтируются с шагом «в ноль», то есть представляют собой сплошную стену конструкционных тел, которая служит для обустройства полноценной подпорки грунта. Применяются для строительства подземных парковок, тоннелей, переходов. Строительство по СНиП 2.02.01-83 данного типа разрешено на малой глубине – не более 30 метров.
Бурокасательные сваи
Фундамент данного типа применяется в случае вертикальной и горизонтальной нагрузки на элементы от ближайших строений
Фундамент данного типа применяется в случае вертикальной и горизонтальной нагрузки на элементы от ближайших строений, грунтовых вод. Как правило, этот способ используется при строительстве на ограниченном пространстве, а также для ограждения очень глубоких котлованов, для прорезки насыпей в грунтах, имеющих твердые крупнофракционные включения.
Преимуществами технологии являются такие показатели:
- Возможность проведения работ в условиях плотной застройки;
- Нет необходимости в обустройстве дополнительного водоотведения, водоотлива;
- Изготавливать бурокасательные сваи несложно как по трудовым затратам, так и оперативно по времени.
Технология устройства набивных свай уплотнения (DDS)
Основана на принципе раскатки скважин, т. е. устраивается без выемки грунта, с уплотнением стенок скважины, посредством применения рабочего органа – раскатчика. Происходит непрерывный процесс образования цилиндрической полости в грунте путем его деформации и уплотнения раскатывающим механизмом в стенки скважины. Благодаря этому вокруг скважины образуется уплотненная зона грунта.
Рис. 12. Технологическая карта устройства набивных свай уплотнения DDS.
Рис. 13. Вид распечатки бортового компьютера BG 25 для сваи, устраиваемой по технологии DDS.
Раскатчик представляет собой ряд установленных последовательно друг на друга на общем валу конических катков, оси которых смещены относительно оси вала в стороны таким образом, что при вращении вала они катятся по винтовой линии, осуществляя подачу раскатчика. Это позволяет осуществлять проходку в грунте благодаря крутящему моменту, приложенному к валу раскатчика. Использование раскатчика обеспечивает бурение скважин с гладкими и прочными стенками значительного диаметра (до 1 м). И это с достаточно высокой скоростью, при отсутствии вибрации и шума, что делает технологию DDS особенно привлекательной при работе в условиях плотной городской застройки. Кроме того, ее применение снижает стоимость работ за счет экономии на затратах по вывозу грунта.
При реализации технологии устройства набивных свай уплотнения требуется жесткое соблюдение порядка ведения работ, так как и в других технологиях уплотнения возможно влияние на вблизи расположенные дома вследствие выпора грунта при массовом производстве работ (в случае, если процесс не регулируется ППР). К данному классу технологий относятся винтовые сваи. В Санкт-Петербурге они представлены оборудованием фирм Bauer, Fundex, Junttan и Atlas.
По сравнению с аналогичным оборудованием других производителей раскатчик фирмы BAUER позволяет гарантировать качество бетонирования за счет использования бетонолитной трубы, вмонтированной в буровой инструмент, а также повышение несущей способности свай благодаря опрессовке бетонной смеси в скважине. Использование специального бурового инструмента, жестко закрепленного на буровом ставе, делает возможным устройство свай через плотные слои песков, а при встрече с препятствиями (валуном, например) произвести замену породоразрушающего инструмента на забурник и продолжить бурение без потери сваи. Высокая точность постановки свай в плане, соблюдение вертикальности забуривания, глубина погружения рабочего органа, давление бетона при заполнении скважины – все это контролируется бортовым компьютером. Данная технология более 5 лет успешно применяется на строительных площадках нашего города. К ее достоинствам также следует отнести высокую производительность – до 30 свай глубиной до 25 м в смену.
Другая разновидность свай, изготавливаемых без выемки грунта, – сваи Atlas, разработчиком этой технологии является бельгийская Franki group. А в Санкт-Петербурге она эксклюзивно используется строительной компанией «Геоизол».
Преимущества «Арктик Гидро Строй»
- большой опыт работы, квалифицированный персонал;
- бесплатные консультации;
- сертификат СРО, допуски к работам любой степени ответственности;
- большой выбор строительной техники, компактные современные модели вибропогружателей и др.;
- выполняем работы любой степени сложности, в т.ч. в стесненных условиях – в черте города, под землей;
- быстрые сроки, в т.ч. при работе в другом регионе;
- умеренные цены;
- гарантия на услуги (продолжительность зависит от вида работ).
Если у вас остались вопросы по ведению учетной документации, наш специалист бесплатно проконсультирует вас.
Оставьте заявку на консультацию технического специалиста
Узнайте сколько вы сможете сэкономить с нами
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.
Особенности устройства свай в мерзлой почве
При устройстве основания в мерзлом грунте в летний и зимний периоды работы отличаются только применением менее мощного оборудования в теплое время года.
Для облегчения проведения работ и экономии топлива нужно предварительно утеплить место бурения. В качестве утеплителя используется: солома, ветки, опавшие листья, древесные опилки.
Особенности устройства свай в вечномерзлой почве
Рассмотрим, как устраивается свайное основание в вечной мерзлоте и чем отличаются методы по его установке от работ в мерзлой почве. О том, как проходят сваезабивочные работы и об особенностях строительства в вечной мерзлоте смотрите в этом видео:
Сваи в вечной мерзлоте должны вмерзнуть в грунт
Вечная мерзлота представляет собой очень плотный несущий слой, при бурении скважины его стараются не разрушить.
Если структура льда нарушилась, ее свойства восстанавливают до первоначальных параметров. Свая должна вмерзнуть в грунт, образовав единое целое с ледяным пластом.
В твердой мерзлоте распространен метод смерзания сваи с оттаявшим грунтом, оттаивания достигают с помощью напора горячего пара.
Промежуток времени между оттаиванием льда и погружением опоры не должен превышать 7-10 часов.
В пластичные грунты опоры опускают способом забивания или комбинацией бурения скважины с забиванием. Способ размораживания не подходит для данного вида из-за долгого срока замораживания оттаявшего слоя.
