Методы и средства погружения заранее изготовленных свай и шпунтов

При строительстве дома, независимо от разновидности используемого материала и технологии, обязательно нужно продумать тип фундамента. Это обусловлено тем, что от качества основания зависит практичность, надежность и удобство эксплуатации сооружения в последующем.

Одним из наиболее распространенных оснований считается свайный фундамент. Свайные опоры производятся в соответствии с техническими правилами и нормами СНиП.

Основные способы погружения свай

Существует несколько методик погружения свай. Все эти способы условно можно поделить на две большие категории – ударные и безударные. Первая методика является наиболее популярной. Метод забивки свай чаще всего используется для плотных и твердых грунтов, либо же в том случае, если нужно установить опору большого размера при строительстве особого типа основания.

Безударные способы погружения опор чаще применяются для сыпучих или подтопляемых грунтов. Существует очень много технологий, поэтому можно гарантировать прочность, надежность и удобство выполнения работ при возведении сооружения с любой архитектурой.

Условно ударный метод погружения свай поделен на следующие подвиды:

• Классический ударный.
• Вибрационный.
• Виброударный.

Безударный способ погружения свай может проводиться такими методиками:

• Вдавливание в грунт.
• Завинчивание.
• Подмыв.
• Электроосмос.

Методика завинчивания опор

Технология завинчивания опор применяется только в случаях, когда используются винтовые сваи. Их особенная конструкция, содержащая лопасти, позволяет завинчивать их в грунт посредством сообщения вращательных движений. Удобство технологии заключается в том, что при завинчивании можно не использовать дополнительные утяжелители или ударное воздействие.

В основном метод завинчивания применяется при строительстве малоэтажных конструкций или установке линий электропередачи. Введение осуществляется на неплотных или подтапливаемых грунтах. Винтовые опоры чаще всего изготавливаются из металла или железобетона. Нижняя часть опоры благодаря расположенным лопастям является более широкой, что обеспечивает опоре дополнительную устойчивость. Метод завинчивая можно использовать даже в условиях достаточно плотной застройки, он не ведет к негативным последствиям для близлежащих конструкций.

Основные характеристики ударного метода

Ударный метод относится к наиболее распространенным способам погружения свай, поскольку только так можно рассчитывать на практичность и надежность создания основания для дома.

Важно правильно отнестись к техническим требованиям и нормам, рассчитывая при этом количество опор в зависимости от размера будущей постройки и ее особенностей. Это позволит предотвратить нарушение горизонтальной или вертикальной ровности. Заказывать услуги лучше в компании СУ-77, которая выполнит работу качественно и в сжатые сроки.

Техника для ударного погружения

Забивка осуществляется посредством сваебойный молотов, которыми комплектуются копровые установки — самоходные машины на колесной или гусеничной базе. Молот и погружаемая свая фиксируются на направляющих элементах копровой мачты, которые перемещаются в вертикальной плоскости по мере углубления забиваемой конструкции.

Эффективность забивки свай определяется весом ударной части молота, согласно которой все механизмы делятся на:

• Тяжелые (вес бойка от 2.5 тонн);
• Средние (вес бойка от 1 до 2.5 тонн);
• Легкие (вес бойка до 1 тонны).

Особенности вибрационного способа погружения

• При осуществлении этого способа погружения свай на каждую определенную сваю воздействуют специальным оборудованием. Оно способно значительно снизить силу трения, а также сопротивление грунтовых масс.
• При погружении свай на предварительно запланированную глубину затрачивается значительно меньше усилий в сравнении с другими (альтернативными) способами. При использовании ударного метода и при методе вибрации происходит уплотнение грунта приблизительно на 1,5-3 диаметра относительно параметров сваи. Показатели связаны с типом грунтовых пород, присутствующих на строительном участке. Именно поэтому использование вибрационного метода способствует дополнительному усилению несущих характеристик всей конструкции.
• При осуществлении работ вибрационным методом применяются специальные установки – вибропогружатели. Такая техника с помощью специального наголовника воздействуют на забиваемую опору механическими вибрациями с определенной частотой.
• При вибропогружении грунт приобретает своеобразное плывучее состояние, свая продвигается на глубину за счет своего собственного веса. При проведении работ, связанных с эксплуатацией длинных и тяжелых опор, для их погружения в грунт применяются вибрации низкой частоты. При работе с легкими и небольшими сваями при их погружении лучше использовать вибрации высокой частоты, составляющие больше 1500 колебаний за минуту.
• Монтаж сваи в грунт начинается с ее крепления и выравнивания в вертикальном положении, а вибропогружатель устанавливается в изначальном положении. Чтобы проверить правильность установки опоры по вертикали, делается пробное включение виброустановки.

Методика электроосмоса

Технология электроосмоса заключается в том, что одновременно погружаются две сваи. К одной подключается электрический ток с отрицательным зарядом, а к другой с положительным. Под воздействием тока влага скапливается возле отрицательно заряженной сваи, что существенно облегчает ее погружение. Порой для более быстрого введения сваи в грунт дополнительно применяют забойные установки. После отключения электричества распределение влаги в грунте восстанавливается, так же, как и его сопротивляемость.

Где применяется вибрационный способ погружения

Такой метод рекомендуется использовать в определенных случаях:

• На песчаных и насыщенных влагой грунтах. При этом способе скорость погружения свай всех типов будет составлять 3,5-7 м/мин.
• На плотных грунтах или почвах с малым увлажнением. Здесь возникает необходимость в предварительном бурении скважины.
• На глинистых и тяжелых суглинистых грунтах. В ходе погружения опоры, примерно за 20-30 см до достижения проектируемой глубины, следует переходить на ударную методику монтажа опор.

В условиях слишком плотной городской застройки использование вибраций допустимо только в определенном режиме. Частота колебаний не должна быть более 40-50 Гц.

Методика подмывания грунта

Согласно СНИП, в территориях с сыпучими или рыхлыми грунтами установка свай должна производиться при помощи методики подмывания грунта. Как правило, в таких случаях используются опоры с большим диаметром или длиной для более надежного закрепления. Суть технологии заключается в размывании грунта водой под большим давлением. Вода подается по большим трубам в направлении заглубления опоры. В результате под воздействием жидкости грунт разрыхляется, а свая без труда погружается все глубже.

Трубы для подачи воды располагаются по бокам опоры или в самом ее центре. Прикрепляются трубки таким образом, чтобы они располагались чуть выше самой сваи. Вода подается под давлением не меньше 500 кПа.

Согласно правилам СНИП, данную методику введения свай нельзя использовать в ситуациях, когда в результате исследований инженерами было выяснено, что поблизости находятся здания или конструкции, которые могут быть разрушены в результате подмывания грунта, или если на территории имеются проседающие слои грунта.

Особенности виброударного способа погружения

Такая методика сочетает в себе вибрационные и ударные воздействия на опору. При осуществлении строительных работ происходит одновременное воздействие на сваю двумя методиками, благодаря чему опора быстро и сравнительно легко входит в почву. Применяется данный способ на строительных объектах с достаточно плотной почвой, где другой метод может оказаться неэффективным.

Вибровдавливание опор

В данном способе погружения свай скомбинировано вдавливание, ударная и вибрационная техники. На погружаемую сваю воздействуют сразу же тремя силами. Работа выполняется с помощью установки, состоящей из электрического генератора, лебедки с двумя барабанами и направляющей стрелы, оснащенной вибропогружателем. В конструкции также имеются блоки, через которые к вибропогружателю от лебедки присоединяется канат для выполнения вдавливания.

Характеристика виброударной методики

Виброударная технология погружения свай одновременно совмещает в себе воздействие вибрации и ударов молотом. Также добавляется сила статистического пригруза. Во время установки свая устанавливается при помощи агрегата в нужном месте и под правильным углом, чтобы направление опоры было четким. Сверху, с помощью наголовника свая закрепляется на вибрирующем элементе. Затем свая приподнимается и вводится в грунт посредством собственного веса и воздействия вибраций. Одновременно происходит воздействие ударного элемента.

Виброударный метод можно использовать только при длине свай не более шести метров, в противном случае опора может быть повреждена вследствие усиленного воздействия.

Погружение свай способом вдавливания

Современные здания с каждым днём становятся всё выше, а сроки на их возведение – более короткими. От этого не должна страдать прочность всей конструкции. Добиться оптимальных результатов помогает метод вдавливания свай, который стал широко востребован. Подобный способ проявил себя крайне результативно на местности с прочным и твёрдым грунтом, исключением являются, разве что, скалы. При осуществлении метода используются опоры со сплошным и трубчатым сечением, длина которых варьируется от 3 до 5 метров.

Сваи погружаются в землю с помощью статической нагрузки, воздействующей на них. Представленный способ получил широкое применение благодаря следующим достоинствам: высокая экономичность,

• возможность регулярного компьютерного контроля;
• высокие показатели прочности;
• минимальный раздражающий шум.

Так как агрегаты, применяемые в процессе погружения свай методом вдавливания, имеют большие габариты для создания силового воздействия, территория стройки, выделенной для них, должна быть не менее 500 квадратных метров. Опора устанавливается в вертикальном положении, для этого специальные зажимы фиксируют ее в направляющей стреле. После выставления вручную, опора вдавливается.

По достижении метровой глубины верхнюю часть погружаемого элемента зажимают специальным устройством – «оголовником». При помощи этого устройства давление от генераторного агрегата передаётся на систему специальных блоков, которые вдавливают сваю всё глубже. Если за одну операцию достигнуть нужного результата не удаётся, основание сваи с помощью специального оборудования приподнимается и опускается, возобновляя давление. Подобные действия повторяются до выхода на проектную глубину.

Для перемещения спецтехники к следующему месту, ее необходимо освободить от грузов. При необходимости увеличения скорости перемещения агрегата применяются самоходные шасси. Стоимость подобной установки невелика, но она имеет существенный минус – требуется дополнительное оборудование и длительное время, затрачиваемое на подготовительные работы.

Ударные методы погружения заранее изготовленных свай

Заготовленные ж/б сваи
Погружение свай осуществляется специальными ударными самоходными или рельсовыми установками, поэтому перед проведением работ необходимо разровнять строительную площадку. Крепление сваи в вертикальном положении осуществляется на копры. Внешне они представляют собой стрелы, которые позволяют поднимать и закреплять свайные опоры.

Процесс забивки на начальных этапах производится медленно, так как необходимо задать свае направление движения без допущения даже минимальных ошибок. Когда она погрузится в грунт на достаточную глубину, начинают установку работать с постепенным повышением скорости вбивания до максимально возможной. Процесс забивки считается завершённым, когда опора погружена на проектную глубину или если же при работе молота в течение некоторого времени никаких изменений в её положении не наблюдается.

Ударный метод забивки является весьма распространённым в строительстве различных объектов, так как отличается относительной простотой, возможностью получения высокопрочного фундамента, высокой скоростью строительства. Особенно он эффективен при возведении домов с большой площадью, так как снижаются финансовые и трудовые затраты.

Погружение свай путём завинчивания

Данный метод применяется только для опор, имеющих стальной наконечник с лопастями. Остальное тело конструкции состоит из железобетонного монолита. Применяется этот способ для возведения конструкций, которые подвергаются повышенной нагрузке (мосты, ЛЭП). Такие сваи используются в грунтах, имеющих неплотную основу или подвергаемых подтоплению. В отличие от метода вдавливания, для завинчивания не требуются большие территории, работы ведутся в конкретных точках, без создания лишних вибраций и шумов.

Оборудование, необходимое для погружения свай методом ввинчивания, устанавливается на автотягаче, создаёт крутящий момент, который при помощи редуктора погружает опору всё глубже. При попадании в более плотный грунт, предусмотрена возможность обратного вращения, с целью небольшого подъёма. После этого процесс возобновляется.

Эта методика применяется для стальных либо железобетонных свай, снабженных металлическим наконечником. Осуществляется процедура с помощью мобильных установок, которые смонтированы на платформе автомобилей, а также на различных самоходных средствах. В большинстве случаев методика применяется при сооружении фундаментных оснований под мачты сетей радиосвязи и электропередач.

Конструктивная особенность рабочего устройства дает возможность выполнять следующий вид операций:

• затягивать сваю во внутреннюю часть трубы рабочего механизма;
• выдерживать требуемый угол погружения, предел составляет 0-45 градусов относительно вертикали;
• заглублять сваю, применяя одновременно вращение и осевое усилие, которое в дальнейшем можно использовать, чтобы вывернуть ее из грунта.

Погрузив сваю в почву, внутреннее отверстие заполняется бетонной смесью. Время заглубления зависит от особенностей грунта, а также размера лопастей. Оно может составлять от 0,2 до 0,6 м/мин.

Технология погружения готовых свай

Забивка — основной способ погружения готовых свай. Для забивки применяют специальные установки — копры, оборудованные механическими, паровоздушными или дизельными молотами. Механические и паровоздушные молоты в массовом строительстве постепенно заменяются гидравлическими и вибрационными дизель-молотами из-за их высокой производительности и простоты эксплуатации. Выпускавшиеся ранее копры на рельсовом и пневмоходу заменяются копровыми установками на гусеничном ходу из-за их высокой маневренности и проходимости.
Подготовительные работы включают в себя: расчистку и планировку площадки; разбивку положения свай, устройство обносок и путей передвижения копров; доставку и складирование свай, доставку оборудования; оборудование освещения площадки и рабочих мест; пробную забивку, по результатам которой корректируются схемы забивки и проект производства свайных работ.

Кроме специализированных копровых установок для погружения свай используются универсальные машины — экскаваторы, для чего их оборудуют подвешенной мачтой. Благодаря установке направляющей на стандартную крановую стрелу за короткий промежуток времени экскаватор выполняет функции сваебойной машины.

Забиваются деревянные, железобетонные, стальные сваи и шпунтовые ограждения (рис.1)

Рис. 1. Погружение готовых свай

а — с помощью экскаватора, оборудованного навесной мачтой; б — деревянных; в — железобетонных; г — стальных; д, е, ж — стального шпунта корыто-, зетаобразного и плоского профиля.

Нижний конец деревянных свай заостряют и устанавливают металлические башмаки, защищающие острие сваи от повреждения при погружении, на головную часть сваи надевают бугель — металлическое кольцо, предохраняющее сваю от «размочаливания» при ударах. Для предохранения от гниения деревянные сваи пропитывают антисептиком и располагают ниже уровня грунтовых вод.

Для повышения трещиностойкости железобетонные сваи рекомендуется подвергать предварительному напряжению, а перед погружением — пропитывать составами на основе нефтебитума. Металлические сваи и шпунтовые ограждения, погружаемые забивкой, покрывают антикоррозийной обмазкой.

Забивка свай ведется до получения заданного проектом отказа.

Отказ — глубина погружения сваи от одного удара. Отказ измеряют с точностью до 1 мм. Осадку от одного удара в конце забивки сваи измерить трудно, поэтому отказ определяют как среднее значение при серии ударов, называемых залогом.

При погружении свай дизель-молотами и паровоздушными молотами одиночного действия залог принимается равным 10 ударам, при погружении свай молотами двойного действия и вибропогружателями залог принимают равным числу ударов за 1 мин забивки.

Процесс погружения сваи складывается из следующих операций:

подтягивание и подъем сваи с одновременным заведением ее головной части в гнездо наголовника в нижней части молота;

установка сваи в направляющих в месте забивки;

забивка сваи сначала несколькими легкими ударами с последующим увеличением силы ударов до максимальной. При отклонении положения сваи от вертикали более чем на 1 % сваю выправляют подпорками, стяжками и т.п., или извлекают и забивают вновь;

передвижение копровой установки и срезание сваи по заданной отметке.

Деревянные сваи срезают пилой, верх железобетонных свай срубают отбойным молотком, арматуру срезают газовой резкой. Обнажившуюся арматуру затем сваривают с арматурой ростверка.

Существуют следующие основные схемы забивки свай (рис.2): рядовая, секционная и две спиральных (от краев к середине в обычных условиях, от середины к краям при плотном грунте).

Рис.2. Схемы проходок при погружении свай

а — рядовая; б — секционная; в, г — спиральные.

Недостатком забивных свай является динамическое воздействие на людей и здания, поэтому были разработаны безударные способы погружения готовых свай (рис.3).

Рис.3. Схемы безударных способов погружения свай

а — вибрационный; б — виброударный; в — вдавливание; г — вибровдавливание д — завинчивание; е — подмыв; ж — электроосмос.

Вибрационным способом обычно погружают полые сваи и стальной шпунт, поскольку такие конструкции свай при погружении встречают меньшее сопротивление грунта. В зависимости от массы свай используют низкочастотные (400 колебаний в минуту) или высокочастотные погружатели (1500 колебаний в минуту). Последние применяются при погружении свай небольшой массы. Вибрационный способ наиболее эффективен при несвязных водонасыщенных грунтах.

Виброударный способ погружения свай — универсальный. Вибромолот совершает удары по наголовнику сваи, когда зазор между ударником вибровозбудителя и сваей меньше амплитуды колебаний возбудителя.

Способ вдавливания коротких свай (до 6 м) более безопасен для окружающих сооружений, чем вибрационный и виброударный способы. Однако в плотных грунтах перед вдавливанием необходимо бурить лидирующие скважины небольшого диаметра.

При вибровдавливании свая погружается от комбинированных воздействий вибрации и статической нагрузки. Этот способ более эффективен, чем простое вдавливание.

Винтовые сваи изготавливают стальными или комбинированными: нижняя винтовая часть — стальная; верхняя — железобетонная. Такие сваи применяются в качестве фундаментов и анкеров при строительстве мачт, линий электропередачи, радиосвязи и т.п.

С подмывом под давление воды не менее 0,5 МПа могут погружаться сваи-стойки, если нет опасности осадки близлежащих сооружений. Расположение подмывных трубок бывает центральным или боковым. Центральное расположение более предпочтительно, поскольку при боковом расположении подмывные трубки часто повреждаются и заполняются грунтом. В связи с размывом грунта под пятой сваи за 1… 1,5 м до проектной отметки подмыв прекращают, дальше сваю погружают без подмыва.

Электроосмос используют при погружении свай в плотные глинистые грунты. После кратковременного воздействия постоянного тока у стенок погружаемой сваи-катода собирается грунтовая вода, понижаются силы трения между сваей и грунтом.

Реклама на сайте: Продвижение и создание сайтов WebOneDesign Сайт бесплатно, создане сайтов бесплатно создать сайт бесплатно сайт бесплатно

Погружение свай методом электроосмоса

Данный способ погружения свай способен заменить классический монтаж фундамента. Применяется он на глинистых почвах, отличающихся водянистостью.

Действия операторов минимизированы. В данном случае из двух опор составляют электрическую цепь, в которой уже погруженная свая выступает в роли положительного электрода, а новая – отрицательного. Жидкость в почве вокруг анода перетекает к катоду, делая грунт сухим и податливым. После этого вся конструкция с лёгкостью погружается глубже путем воздействия давлением либо ударами. Когда цепь размыкается, способности грунта возвращаются.

Данный способ погружения применяется на насыщенных водой глинистых почвах. Рассчитана методика на кратковременное действие постоянным током вокруг погружаемой сваи, которая в сети служит катодом. За счет того, что грунт насыщается водой, его сопротивление уменьшается, погружение сваи значительно облегчается.

Анодом в этом случае выступает непосредственно свая, которая была забита прежде. В момент подачи тока влажность грунта вокруг нее становится меньше. Когда действие тока не производится, восстанавливается состояние грунтовых вод и свайные конструкции увеличивают свою несущую способность.

Метод подмыва водой

В данном методе погружения свай производят подмыв грунта. На свае закрепляются несколько трубок различного диаметра (0,38-0,62 см). Из них под давлением льется вода, которая размывает и разрыхляет грунт. Таким образом, у острого края сваи сопротивление грунта становится ниже, он также размывается поднимающейся вдоль стержня водой, что способствует уменьшению трения вдоль боковых поверхностей.

Укрепление трубок бывает боковым, когда они с наконечником располагаются по бокам стержня, применяется обычно две или четыре трубки. Также возможно центральное расположение трубок – используется один одноструйный либо многоструйный наконечник, располагается он в центре погружаемой конструкции.

Воду для подмыва подают к трубам под давлением не менее 0,5 МПа. При применении данной методики нарушается сцепление грунтовых частиц под подошвой, а также вдоль боковых поверхностей свайных конструкций. За счет такой особенности их несущая способность становится значительно ниже. В связи с этим, последние метр или два погружения производятся без применения этого метода. Подмыв также прекращается при заглублении оболочек, когда нож на полметра не дошел до требуемой отметки. Недопустим метод в случае угрозы просадки близко расположенных конструкций, а также, если грунт способен изменять плотность под воздействием влаги.

В ходе этой методики погружения свай, кроме укладки разводящей линии и установки насосов, требуется выполнить дополнительные операции:

• прикрепление трубок к сваям;
• подсоединение трубок с использованием гибких рукавов к трубопроводу;
• запуск и отключение двигателя насоса;
• многократное использование трубок требует их извлечения.

За счет этих операций увеличивается трудоемкость и стоимость работ, поэтому применяется этот метод погружения довольно редко, в основном, для свай длиной более 8 метров.

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.

Источник: furnilux.ru