Передача нагрузки от фундамента на железобетонные сваи погружаемые задавливанием

Обновлено: 18.05.2024

Свайный фундамент

В статье речь пойдёт о технологии возведения свайных фундаментов. Рассмотрим основные виды свай, выясним, из каких элементов состоят, как они монтируются, для каких условий разработаны. Разберёмся в механике работы свайных фундаментов, осмыслим все «за» и «против».

Великое переселение народа, потянувшегося к природе, идёт своим чередом — загородное строительство сейчас переживает настоящий бум. Жители мегаполисов уверенно и планомерно осваивают загородные территории, всё плотнее застраивая их. К сожалению, далеко не всегда нам достаётся понравившийся участок с приемлемым рельефом и «хорошими» грунтами. Оказывается, что все лакомые куски либо кому-то уже принадлежат, либо в этой местности от земли стабильности вовсе ждать не приходится — торф, плавуны или, того хуже, мерзлота какая-нибудь. Но выход, конечно же, есть всегда, в данном случае на помощь пришли технологии промышленного и многоэтажного гражданского строительства — это свайные фундаменты, которые всё чаще применяются при возведении частных домов.

Особенности применения свайных фундаментов

Идея установки сооружений на сваях не новая, технология известна людям уже несколько столетий, но на новый виток развития она вышла во второй половине девятнадцатого века, когда вместо деревянных стоек начали использовать забивные, набивные и винтовые конструкции, выполненные из комбинации стали и бетона. Свайный фундамент имеет свою чёткую специализацию, некорректно было бы говорить о его преимуществах перед другими вариантами организации основания дома и сравнивать их по каким-либо характеристикам. В условиях, для которых он разрабатывался, свайный фундамент не имеет конкурентов, его невозможно надёжно заменить иной конструкцией. Сваи могут использоваться на любых типах грунта, кроме, пожалуй, скальных пород и оснований с очень сильными горизонтальными подвижками, однако, технологически и экономически целесообразно применять их:

для строительства зданий на участках с высоким уровнем грунтовых вод;
там, где верхние слои естественного основания характеризуются слабой несущей способностью (торфяники, плавуны), тогда как плотные грунты расположены довольно глубоко;
при большой глубине промерзания (северные широты, вечная мерзлота);
на крутых склонах;
если масса строения слишком велика (например, многоэтажные здания из тяжёлых материалов).

Если рассуждать о технологических и функциональных особенностях свайных фундаментов, то тут можно сформулировать следующие пункты, многие из которых логически следуют один из другого:

Универсальность и вариативность (огромное количество технических решений, всегда есть выбор для любых условий).
Большая несущая способность.
Практически не нужен ручной труд (допустима полная механизации процессов).
Индустриализация (возможно использование элементов, полностью изготовленных в заводских условиях, минимизирован «человеческий фактор»).
Высокая скорость возведения.
Возможность строить в любое время года.
Полное отсутствие или минимизация земляных работ.
долговечность (особенно применимо к железобетонным конструкциям).
относительная экономичность (небольшая материалоёмкость — сниженное потребление бетона, нет необходимости изымать и перевозить большие массы земли).

Принцип работы и конструкция свайного фундамента

Свайный фундамент — это группа свай, расположенных под всем зданием в виде «свайного поля», или под конкретными элементами строения (рядами, «кустами», поодиночке).

В большинстве случаев, в верхней части сваи объединяются в единую систему с помощью ростверка — совокупности балок (ригелей), решётки (рамы) или цельной плиты. Кроме стабилизации отдельных столбов фундамента, ростверк предназначен для равномерного распределение нагрузок здания, поэтому является несущим элементом. В зависимости от того, опирается он на грунт (возможно, даже заглублён), или между поверхностью и балкой/плитой есть зазор, ростверк подразделяют на: низкий и высокий. Низкий ростверк также может участвовать в передаче давления на грунт (пусть и в небольшой степени), но он подвержен силам пучения и не может использоваться на опасных в этом плане грунтах, или под ним устраивают сложные подушки. Высокий ростверк не принимает прямого участия во взаимодействии грунт/здание, поэтому не выталкивается расширяющимися грунтами и не движется «на отрыв» по отношению к сваям. Нельзя сказать, что ростверк является неотъемлемой частью свайного фундамента, так как есть конструкции с единичными оголовками для каждой сваи.

Любая свая представляет собой длинный стержневидный элемент (иногда с расширениями в различных частях), через пяту и боковую поверхность которой на грунт передаются нагрузки от надземной части дома. Конечно, здесь можно провести некую параллель со стойками столбчатого фундамента, вот только закладываются сваи на порядок глубже, и благодаря своей длине (читай: большой суммарной площади боковых поверхностей) действуют на основание, используя ещё и существенную силу трения.

Интересно, что сваи устанавливаются не только строго вертикально, некоторые из них могут располагаться под определёнными углами к отвесной оси, что позволяет повысить пространственную жёсткость всего фундамента, так как часть его элементов по-разному работает на сжатие, изгиб, растяжение. По механике взаимодействия с грунтами сваи разделяют на:

стойки — прорезают нестабильные слои и подошвой опираются на плотный малосжимаемый пласт с хорошей несущей способностью (гравий, скальные породы);
фрикционные (сваи трения, висячие) — при забивании уплотняют грунт в рабочей зоне и предают нагрузку на слабое основание только за счёт сил трения, опорное действие нижнего конца сваи незначительно.

Заглубляются сваи различными способами, поэтому по технологии погружения в грунт сваи разделяют на несколько классов, которые могут охватить, так сказать, основной ассортимент выбора в гражданском строительстве:

Забивные сваи — готовые элементы, которые устанавливаются в естественное основание без выемки грунта, путём их вдавливания, вибропогружения, забивания молотами.
Набивные сваи изготавливаются на строительной площадке путём заполнения скважины бетонной смесью. Скважина может быть как пробуренной, так и отжатой (вытеснение и уплотнение).
Винтовые сваи представляют собой стальные трубы с лопастями в нижней части. Они ввинчиваются в грунт, после чего заполняются изнутри бетонной смесью.
Сваи-столбы — готовые изделия погружаются в пробуренную скважину.
Сваи-опоры — готовые изделия устанавливаются на дне котлованов, в шурфах или траншеях, после чего фиксируются обратной засыпкой.
Инъекционные сваи получают, закачивая в грунт мелкозернистый бетон под высоким давлением.
Кессонные (погружаемые, колодезные) сваи утапливаются в основание под собственным весом или с применением дополнительной огрузки. Параллельно с погружением изнутри оболочки выбирается грунт.

Некоторые методы погружения свай предусматривают использование различного вида оболочек, которые могут выполнять определённую роль. Так, для неглубоких буронабивных свай активно применяются неизвлекаемые трубы из рубероида, являющиеся и гидроизоляцией подземной части, и опалубкой наверху. В технологии вертикально перемещаемой трубы оболочка выступает опалубкой, она удаляется из выемки параллельно с монолитными работами. Трубобетонные и сваи-трубы имеют оболочку, которая выполняет несущую функцию. Большинство свайных стволов оболочками не оборудуются — имеем прямой контакт «бетон/грунт».

Материалы для изготовления свай применяются самые традиционные:

Деревянные сваи начали использоваться одними из первых, и нужно сказать, что вполне успешно. Например, при строительстве опор мостов в Санкт-Петербурге применяли брёвна хвойных пород древесины диаметром 20–40 см, некоторые из которых неплохо сохранились до нашего времени. На сухих грунтах деревянные сваи могут долгое время нормально выполнять свою функцию, тем более с новыми видами обработки, но тягаться в долговечности с ЖБ изделиями они, конечно, не способны.
Железобетонные сваи самые популярные на данный момент. Это готовые изделия длиной от 3 до 12 метров, чаще всего они имеют сплошное квадратное сечение (от 20x20 до 40x40 см), хотя есть и другие варианты — круглое, призматическое, треугольное, сложное. Арматурный каркас для готового изделия ЖБИ необходим, в основном, чтобы выдерживать изгибающие нагрузки, но для забивного погружения металл также помогает противостоять ударным нагрузкам, поэтому на концах сваи количество поперечной конструкционной арматуры увеличено.
Бетонные сваи не имеют армирования по всему телу, но в верхней части стальные каркасы применяются.
Бутобетонные сваи могут содержать в своей массе до 30% бутового камня.
Металлические сваи представляют собой трубы круглого или прямоугольного сечения.
Довольно распространены комбинации различных материалов, например, стальная труба винтовой сваи заполняется бетоном, или на деревянное бревно насаживается металлический наконечник с лопастями.

Конкретный вид сваи и технологию её погружения выбирают в зависимости от многих факторов, основными из которых являются:

масса и конструкция здания;
несущая способность каждого элемента свайного фундамента;
характеристики естественного основания;
условия работы на стройплощадке (высокая плотность застройки, стеснённость …).

Несмотря на то, что в частном строительстве используются далеко не все перечисленные выше сваи, чаще всего для решения определённой задачи подходит несколько вариантов свайных фундаментов, тогда из доступных выбирают наиболее выгодный экономически. О них мы далее и поговорим.

Возведение свайного фундамента

Строительство свайного фундамента начинается с тех же самых подготовительных операций, что и при создании любого другого. Рабочая зона очищается от растительности и снимается слой дёрна, подготавливаются подъездные пути, выполняются операции водоотвода и водопонижения, в полном объёме завозятся материалы и решаются прочие логистические вопросы. Далее в натуру выносятся отметки осей здания и места расположения каждой скважины. Подробно подготовительную стадию нулевого цикла мы описали в статье «Ленточный фундамент. Часть 2: подготовка, разметка, земляные работы, опалубка, арматура» .

Естественно, предварительно на участке проводятся инженерно-геологические изыскания, на основании которых выявляются все основные свойства имеющихся грунтов — их послойный состав, несущая способность (сжимаемость), степень и характер увлажнения (водный баланс). Параллельно с геологоразведкой рассчитывается эксплуатационная нагрузка от надземной части здания, которая будет прилагаться к грунтам.

Отдельное внимание уделяется условиям производства работ. Такие нюансы, как наличие поблизости других зданий, которые могут быть повреждены, или стеснённое пространство на стройплощадке, могут кардинально повлиять на выбор конкретной технологии.

Полученные данные рассматриваются в комплексе, они станут отправной точкой при разработке проекта свайного фундамента. Конструирование свайного фундамента будет заключаться в следующих моментах:

определение несущей способности грунта и нагрузок от строения;
выбор типа (сечение, материал, конструкция) свай;
рациональный выбор технологии погружения (в том числе специфика оборудования);
расчёт необходимого количества свай и характера их расположения;
расчёт глубины погружения;
проектирование ростверка (высота/глубина заложения, материал, сечение);
моделирование работы фундамента — сравнение возможных деформаций с допустимыми;
экономическое обоснование.

По мере развития цикла статей, мы неоднократно затрагивали проблемы разработки фундаментов и там, где возможно, давали практические рекомендации на этот счёт: «Ленточный фундамент. Часть 1: типы, грунты, проектирование, стоимость» или в разделе «Проектирование столбчатого фундамента» предыдущей публикации «Столбчатый фундамент» . В случае со свайными фундаментами ситуация обстоит намного сложнее, в первую очередь, из-за того, что, раз уж мы выбрали и начали рассчитывать сваи, значит мы по определению имеем дело с очень проблемными грунтами и сравнительно тяжёлым домом. Поэтому поручить создание рабочего проекта лучше специализирующимся на этом организациям, которые для расчётов используют моделирующие компьютерные программы и руководствуются действующими ГОСТами.

Погружение готовых свай

Мы уже отмечали, что сваи, которые производятся в заводских условиях (как правило, это изделия ЖБИ) и уже в готовом виде погружаются в основание, называются забивными. Этот вариант свайного фундамента отличается повышенной несущей способностью, так как грунт возле ствола уплотняется. Побочным эффектом вытеснения грунта можно считать возникающее динамическое напряжение в основании, как следствие, ряд ограничений по условиям производства работ. Вообще, индустриальность заводских свай (в отличие от набивных) обеспечивает всепогодность и высокий темп строительства фундамента, удобство логистики, малую зависимость от водонасыщенности грунтов, высокую несущую способность (из-за уплотнения) и небольшую материалоемкость.

Процесс забивки свай в грунт осуществляется с помощью массивных молотов (масса ударной части от 1,5 до 9 тонн), установленных на тяжёлой самоходной технике. Обычно используются гидравлические и тросовые экскаваторы, гусеничные краны, которые имеют поворотную направляющую мачту и перемещающийся по ней дизельный, механический или гидравлический молот. В качестве сваебойного оборудования также могут применяться вибропогружатели и вибромолоты, вдавливающие установки.

Цикл погружения забивной сваи выгладит следующим образом: машина захватывает сваю и подтаскивает её — свая поднимается и заводится в раму копра — ударная часть молота воздействует на изделие и забивает его в грунт. Способов воздействия несколько.

Если применяется дизельный молот, то тут основная работа осуществляется циклично, по принципу ДВС (ударник сбрасывается с высоты, происходит воспламенение топливной смеси, подъём молота осуществляется за счёт отдачи).

Опускание и подъём рабочей части гидромолота происходит за счёт гидравлики — сбрасывания и отдачи нет, что позволяет тонко регулировать частоту и усилие забивания.

Тяжёлые вибропогружатели закрепляются на оголовке сваи и сообщают ей колебания, направленные вдоль оси её ствола. Работа вибрирующего оборудования осуществляется за счёт гидростанции или электрического двигателя с эксцентриковым механизмом.

В конструкции вдавливающих машин СВУ основными элементами являются: гидроцилиндры рабочего хода и хода обратного движения, а также грузовая рама для навешивания анкерного груза. Принцип действия таких установок — приложение постоянного статического давления.

Ударная забивка свай по праву считается самым быстрым и недорогим методом погружения (примерно от 300 рублей за погонный метр), однако, он сопровождается значительным уровнем шума и вибрации грунта, поэтому не может использоваться в условиях плотной застройки или, например, в оползневых зонах. Ещё один важный момент — нужна довольно крупная площадка (где-то 15x35 метров).

Заглубление свай вдавливанием применяется, если строительная площадка располагается в исторической части города, вблизи ветхих или аварийных строений, на подвижных грунтах. Несомненным плюсом вдавливания является высокая точность погружения сваи, сохранение целостности её оголовка, возможность замера несущей способности каждого элемента фундамента в реальном времени, компактность (можно работать в стеснённых условиях — площадка размером 10x10 метров, до ближайшего строения — от 1 метра). Вдавливанием могут погружаться также угловые и боковые сваи. Данная технология несколько дороже — примерно, от 800 рублей за метр погонный.

Принципы силового погружения готовой сваи мы рассмотрели, это, так сказать, основное действие. Однако нужно заметить, что перед началом массового погружения скважин на площадке устанавливаются пробные сваи, которые после выдержки в несколько дней (от 1 до 10, в зависимости от характеристик грунта) подвергаются опытным испытаниям. Свая либо ударяется молотом (динамический метод), либо ступенчатым образом нагружается (статический метод), после чего производятся замеры осадки. Целью данного этапа является определение фактической несущей способности каждого элемента свайного фундамента. На основании полученных результатов, либо подтверждаются проектные расчёты, либо производится корректировка длины, сечения, количества, системы расположения свайного поля.

Для оптимизации процесса погружения готовых свай может применяться лидерное бурение. Эта процедура позволяет снизить нагрузки на грунт, уменьшить шумы и вибрацию, применять более длинные скважины, пройти песчаные слои толщиной более 2 метров. Скважины имеют диаметр меньший, чем сечение ЖБИ изделия, они по глубине на 0,5–1 метр не доходят до расчётной отметки погружения сваи.

Если свая во время погружения стопорится (явление называется «отказ»), то излишек её надземной части удаляют, а заглублённая часть испытывается на соответствие проектной несущей способности. При получении неудовлетворительных результатов, поблизости устанавливается дополнительная, дублирующая свая.

После создания свайного поля бетон всех свай срезается по одной высоте, элементы арматурного каркаса могут сохраняться и отгибаться для перевязки с конструкцией ростверка.

Выбирая организацию для возведения свайного фундамента, в обязательном порядке необходимо учесть характеристики оборудования подрядчика — массу (удельное давление ходовой части на основание), особенности молота.

Изготовление набивных свай

Набивные сваи производятся из бетона прямо на строительной площадке. Такие фундаменты сложнее в изготовлении и дороже (от 23000 рублей за кубический метр), во время возведения они сильно зависимы от погодных условий и водного баланса грунта. Плюсом монолитных свай можно считать возможность строительства вблизи зданий, а также внутри строений (для реконструкции, усиления фундамента). Кроме того, появляются варианты не применять на участке тяжёлую технику — иногда можно обойтись моторизованным или даже ручным буром (если проектный диаметр до 30 см). Добавим, что при организации расширения пяты удаётся существенно повысить несущую способность сваи и фундамента в целом. Принципиально процесс возведения распространённой буронабивной сваи состоит из следующих операций:

С помощью шнека с забурником в грунту изготавливаются скважины. Есть много вариантов получения скважины ударным способом — путём вытеснения грунта вибротрамбованием, забиванием извлекаемых/неизвлекаемых оболочек.
В скважину помещается арматурный каркас.
Домкратами в полость заводят бетонолитную трубу, сверху на которую устанавливается приёмная воронка.
Бетон подаётся в скважину, труба по мере заполнения скважины извлекается.
Бетон уплотняется механическим трамбованием, пневмо- или гидропрессованием.
Формируется оголовок сваи (инвентарный кондуктор).
Свая отстаивается до полного затвердевания бетонной смеси.
При необходимости, оголовки свай обрезаются до проектной высоты.

Винтовые сваи

Этот тип свай стоит особняком, так как является полноценным классом по конструкции и способу погружения. Винтовая свая представляет собой стальную трубу (диаметр 50–300 мм, толщина стенки от 3–6 мм, длина цельного изделия до 12 метров) с заострённым концом, к телу которой приварена специальная лопасть, а к торцу надземной части — металлический оголовок. Многие производители покрывают свои изделия антикоррозийными составами на основе эпоксидных смол, срок службы качественных винтовых свай заявляется ими, как «150 лет и более».

Технологическими и функциональными достоинствами фундаментов на винтовых сваях принято считать:

высокую скорость возведения;
безударное погружение;
возможность ручного монтажа;
точность установки;
отсутствие земляных работ;
сейсмоустойчивость;
высокую сопротивляемость силам морозного пучения (гладкая боковая поверхность с малой суммарной площадью).

Монтируются винтовые сваи ввинчиванием, причём применение дополнительно действующей вертикально огрузки не является обязательным. Поэтому погружение винтовой сваи может производиться мотоинструментом или даже вручную. Если необходимо (песчаные прослойки, большая глубина), может применяться лидерное бурение вспомогательных скважин. Также как и забивные сваи, этот способ погружения позволяет уплотнить грунт вокруг ствола. В зависимости от диаметра изделия, площади лопасти, толщины стенок, каждая свая может выдерживать давление от 1 до 30 тонн.

Установленные сваи изнутри заливаются бетоном прочностью от М300 и выше. Для улучшения несущей способности полость крупной трубы может армироваться стальным каркасом.

После установки всего свайного поля, тела винтовых свай подрезаются по высоте, на них монтируются и провариваются оголовки необходимой конструкции, которая зависит от типа ростверка (для бруса или первого венцового бревна, для железобетонной перемычки, для монолитной плиты).

Примерно так мы видим современные свайные фундаменты. Конечно, описать удалось далеко на все типы свай, но для того, чтобы понять, в каком направлении двигаться и в результате сделать правильный выбор, информации должно хватить. Следующий на очереди у нас плитный монолитный фундамент.

4.5. Усиление фундаментов буронабивными сваями (ч. 1)

Широкое распространение получило усиление фундаментов мелкого заложения выносными буронабивными сваями, которые так же, как и вдавливаемые сваи, передают нагрузку от здания на лежащие ниже прочные грунты. Буронабивные сваи могут использоваться при усилении ленточных и столбчатых фундаментов, при этом располагают их относительно существующего фундамента так же, как и вдавливаемые сваи.

При усилении ленточных фундаментов буронабивными сваями выполняют следующие этапы работ (рис. 4.18):

I — вдоль стен разрабатывают шурфы или траншеи и устанавливают крепления; в стене над обрезом фундамента пробивают продольную борозду (штрабу), которая промывается, и в нее на растворе укладывают металлическую разгрузочную балку. Балку перед установкой обматывают проволокой. После установки балка может быть забетонирована;
II — производят бурение скважин, монтируют арматурные каркасы и бетонируют сваи. Бурение выполняют ручным или механизированным способом в зависимости от стесненности площадки и габаритов оборудования;
III — пробивают сквозные отверстия в существующем фундаменте, устанавливают металлические поперечные балки, необходимые для задавливания свай в грунт и включения их в работу. Поперечные балки необходимы также для более надежного сопряжения ростверка с существующим фундаментом;
IV — производят задавливание свай в грунт домкратами и заклинивание балок;
V — устанавливают опалубку и бетонируют ростверк, который выполняется прерывистым или сплошным по всей длине фундамента; в последнем случае достигается более жесткое сопряжение. После схватывания бетона крепление и опалубку снимают, а траншею засыпают грунтом с тщательным трамбованием.

Рис. 4.18. Этапы работ по усилению ленточных фундаментов набивными сваями 1 — фундамент; 2 — шурф; 3 — крепление шурфа; 4 — разгрузочная балка; 5 — стена; 6 — слабый грунт; 7 — прочный грунт; 8 — скважина для сваи; 9 — буронабивная свая; 10 — продольная балка; 11 — поперечная балка; 12 — отверстия в усиливаемом фундаменте; 13 — домкрат; 14 — железобетонный ростверк

При усилении столбчатых фундаментов по периметру существующего фундамента пробуривают скважины, устанавливают арматурные каркасы и бетонируют сваи. Головы свай с арматурными выпусками связывают железобетонной обоймой, выполняемой вокруг существующего фундамента. Конструкции железобетонных обойм аналогичные ранее описанным конструкциям. Концы свай заглубляют в прочный слой грунта.

Усиление столбчатого фундамента рассмотрим на примере усиления фундаментов промышленного здания в г. Асбесте. В основании фундаментов залегали глинистые грунты твердой консистенции. В ходе производства монтажных работ посредине здания была обнаружена линза ранее насыпного грунта с 20%-ным содержанием органических включений. После монтажа основных несущих конструкций фундаменты над этим участком получили значительные деформации (от 100 до 300 мм). Деформации были неравномерными, в результате чего одна из колонн сместилась на 100 мм от проектной оси. Деформации привели к образованию трещин в железобетонной колонне, искривлению подкрановых балок и связей между фермами. Было принято решение демонтировать все конструкции здания на участке, где наблюдались аварийные деформации основания, и выполнить новые фундаменты с устройством буронабивных свай, опирающихся на прочные грунты природного сложения (рис. 4.19). Объединение старого и нового фундамента достигалось устройством железобетонной обоймы. По расчету каждый фундамент усиливали восемью буронабивными сваями диаметром 400—800 мм. В расчете работа старого фундамента не учитывалась, вся нагрузка передавалась только через буронабивные сваи. Обоймы выполняли из бетона марки М200. Последовательность выполнения работ описана в работе [63]. Эксплуатация здания показала надежность выполненного усиления.

Передача нагрузки от фундамента на железобетонные сваи погружаемые задавливанием

ТИПОВАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ КАРТА

ПОГРУЖЕНИЕ ЖЕЛЕЗОБЕТОННЫХ СВАЙ ВДАВЛИВАНИЕМ СТАТИЧЕСКОЙ НАГРУЗКОЙ

1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Типовая технологическая карта (ТТК) составлена на погружение железобетонных свай вдавливанием статической нагрузкой.

ТТК предназначена для ознакомления рабочих и инженерно-технических работников с правилами производства работ, а также с целью использования при разработке проектов производства работ, проектов организации строительства, другой организационно-технологической документации.

2. ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Устройство свайных полей, оснований и свайных фундаментов по технологии погружения свай вдавливанием статической нагрузкой является одним из самых современных методов устройства свайных фундаментов для жилищного и промышленного строительства (рис.1).

Рис.1. Свайное поле

Он широко используется во всем мире. В России этот метод наиболее востребован, так как в нашей стране очень много территорий со сложными геологическими условиями. Погружение свай методом статического вдавливания заключается в погружении готовых цельных или сборных, железобетонных или стальных элементов (свай, труб, шпунтов) в грунт специальными машинами, имеющими возможность самостоятельного передвижения и получившими название сваевдавливающих установок (СВУ).

Установки способны статически, с использованием собственного веса и дополнительных тарированных грузов, передавать вдавливающую нагрузку, необходимую для прохождения сваей плотных слоев грунта и достижения требуемой несущей способности, непосредственно на тело сваи.

Современная техника погружает даже тяжелые сваи больших сечений.

Технология погружения свай вдавливанием статической нагрузкой используется для создания свайных полей из большого количества свай.

Благодаря отсутствию динамических и вибрационных воздействий, бесшумной работе сваевдавливающих установок, статический способ погружения свай применяется:

вблизи существующих сооружений, в условиях плотной городской застройки;

в исторических городских центрах;

вблизи аварийных и ветхих сооружений;

при необходимости устройства свайных фундаментов в оползневых зонах и на уклонах;

под крупные ТРЦ и высотные здания;

под дорожные развязки и подземные паркинги;

в курортных зонах и зонах отдыха.

На промышленных площадках данный способ применяется при необходимости устройства свайных полей:

в тяжелых грунтах, а также при наличии агрессивных подземных вод;

при устройстве фундаментов из составных свай больших сечений;

на территориях рудников, шахтных стволов, вблизи действующих скважин;

при реконструкции действующих предприятий;

при необходимости устройства свайных фундаментов под тяжелые станки, печи;

в прочих зонах и местах, в которых запрещено устройство свайных фундаментов ударными методами.

Преимущества и особенности технологии погружения свай вдавливанием статической нагрузкой

Технология статического вдавливания свай открывает принципиально новые технологические возможности по сравнению с другими методами устройства свайных фундаментов, преимущества которых трудно переоценить.

По сравнению с ударными методами метод статического вдавливания имеет следующие преимущества:

отсутствие динамических, вибрационных воздействий и шума;

отказ от лидерного бурения скважин, за счет которого достигается значительное сокращение сроков и стоимости устройства фундамента;

высокая производительность - скорость погружения свай вдавливанием статической нагрузкой в 2-3 раза превышает скорость забивки свай;

снижение объёма дорогостоящих полевых испытаний свай и грунтов и снижение за счет этого стоимости строительства, так как применение технологии статического вдавливания дает возможность проводить замер усилия вдавливания каждой погружаемой сваи на каждом метре;

повышенная несущая способность и надежность всего свайного поля за счет отсутствия микротрещин в бетоне тела вдавленных свай и разрушения их оголовков, неизбежно возникающих в процессе устройства свайных фундаментов ударными методами;

низкая энергоемкость счет использования электроэнергии и неиспользования горючесмазочных материалов позволяет достигнуть значительной экономии на энергозатратах.

По сравнению с буронабивными технологиями технология статического вдавливания позволяет существенно сократить сроки строительства вследствие ведения строительства поточным методом, так как используемые при статическом вдавливании сваи заводского изготовления непосредственно после погружения сразу включаются в работу ростверков, а буронабивные в течение 28 суток должны набирать прочность.

Среди особенностей технологии погружения свай вдавливанием статической нагрузкой необходимо отметить то, что главным инструментом ее применения является специализированная техника - сваевдавливающая установка (СВУ).

Именно с разработкой и появлением в большом количестве различных модификаций СВУ в начале XXI века связано широкое распространение применения технологии статического вдавливания свай в России и на территории стран СНГ.

Под эту технологию стали проектироваться и специальные более экономичные конструкции свай, применение которых возможно только при методе статического вдавливания. Если сначала использовались чрезвычайно экономичные сваи без поперечного армирования, разработанные еще в 1960 годах XX века и долго не применявшиеся из- за того, что при забивании они быстро разрушались, то в настоящее время, кроме них, разработаны и используются следующие виды свай, применяемые только в технологии вдавливания:

пирамидальные сваи с продольным уклоном граней до 4%, которые за счет возникающего в грунте при их погружении распора создают повышенную несущую способность;

сваи с переменным сечением по длине, которые особенно эффективны при групповом применении в грунтах второго типа по просадочности;

комбинированные сваи с телескопическим строением ствола, позволяющие получать несущую способность в 2-3 раза больше усилия вдавливания;

сборные железобетонные составные сваи;

сваи без острия с минимальным продольным армированием, изготовленные безопалубочным методом из тяжелого бетона и имеющие пониженный расход специальных арматурных сталей.

Технология статического вдавливания свай при нынешнем разнообразии модификаций сваевдавливающих установок может эффективно применяться для всех видов грунтов, кроме скальных и крупнообломочных, не требуя при этом предварительного забуривания лидерных скважин.

Но все же наиболее оптимально ее использование для песков, глины, супесей, суглинков, песков с примесью мелкой и средней гальки.

В других грунтах - сложных или вечномерзлых - необходимо или применение более мощных СВУ, или проведение дополнительных мероприятий, например, лидерного бурения.

При устройстве свайных фундаментов методом статического вдавливания нужно учитывать, что габариты сваевдавливающей установки не всегда позволяют производство работ на сильно стесненных строительных площадках. Чем мощнее установка, тем больше минимальный отступ от стены, других преград существующих зданий или сооружений до оси крайних и угловых свай.

Для уменьшения величины минимального отступа, возможно применение бокового вдавливания.

Кроме центральных направляющих колонн, в сваевдавливающей установке имеются боковые направляющие, при перестановке рабочего оборудования на которые СВУ может производить боковое вдавливание. Это значительно уменьшает величину минимального отступа от препятствия, но при боковом вдавливании максимальное усилие вдавливания составляет всего лишь 70% от номинального, что тоже необходимо учесть при подборе СВУ, подходящей для обеспечения проектной несущей нагрузки фундамента.

Современные СВУ способны работать на поверхностях с уклоном до 15°. Поэтому часто при подготовке строительной площадки к устройству свайных фундаментов статическим вдавливанием достаточно выполнить лишь черновую планировку, не добиваясь строгой горизонтальности поверхности, но, если по проекту оголовки свай должны быть глубже существующего уровня поверхности грунта, то требуется отрывка котлована, который должен иметь размеры на 1-3 м шире и длиннее, чем размеры спроектированного свайного поля, для обеспечения технологических проходов СВУ, необходимых при вдавливании крайних на свайном поле и особенно угловых свай, расположенных возле кромки котлована.

Рис.2. Составная (сборная) свая под приварку

Сваевдавливающая установка со стандартной зажимной, или захватной коробкой вдавливает сваи квадратных и круглых сечений. При необходимости вдавливания свай других сечений, делается редизайн захватной коробки под нужное.

При вдавливании составных (сборных) свай под приварку (рис.2) глубина вдавливания может составлять до 40 м.

3. ОРГАНИЗАЦИЯ И ТЕХНОЛОГИЯ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТ

Процесс устройства свайных фундаментов по технологии погружения свай вдавливанием статической нагрузкой содержит следующие этапы производства работ:

производственный или технологический цикл;

На этом этапе выполняется подготовка строительной площадки - производится черновое выравнивание или, при необходимости, отрывка котлована, выполняется геодезическая разбивка свайного поля, составляется исполнительная схема с указанием расположения геодезических знаков - реперов, знаков закрепления осей и высотных отметок, производится устройство временных технологических дорог и монтажных проездов, устройство площадок для складирования элементов свай, которые должны иметь жесткие щебеночные основания, обустройство временных зданий и сооружений, производится передислокация и сборка СВУ, завозятся необходимые материалы и изделия.

Кроме того, в подготовительном периоде выполняются работы по пробному погружению свай и по статическим испытаниям пробных свай, на основе которых подтверждаются или корректируются проектные решения по допустимой нагрузке на сваю, количеству, длине и сечению применяемых свай.

Производственный или технологический цикл.

Технологический цикл статического вдавливания свай предусматривает последовательное выполнение следующих операций:

многосекционные вдавливаемые сваи при усилении фундаментов

Все по ГОСТ 9.602-89, СНиП 2.03.11-85 и СНиП 3.04.03-85 как и должно быть.

. Я сам, непосредственно, работаю в направлении совершенствования данной технологии. Знаю много, но хочется знать еще больше .
Много это что? Куда уж далее совершенствоваться с 1890 года. Труба, домкрат, приличный вес сверху, гидромонитор (черпак, бур и т.п) и дави сколько влезет. Производительность низкая цена большая. Изовсехщелей а вот в практике вставал вопрос.
есть свая скажем 14 метров. свая из трубы сакжем 325.
труба идет по 11,6 метра с завода - нужен стык. метод погружения - забивной. какие нормативы оговаривают как устроить стык труб? и каков мин размер следующей вставки? - Диаметр и более?? или можно и 100 мм наварить и добить? сваи ничем в будущем не заполняются. Вопрос: какие способы защиты от коррозии стыков (да и в целом всей металлической поверхности, если идет речь о трубобетонных сваях), Вы встречали? На прошлой работе я два года занимался усилением фундаментов с применинием задавливаемых свай. Объектов было много.
Зачем вам защита от коррозии трубы, которая в расчете не принимает участия :shock: Тем более, что в прцессе задавливания трубы любая Ваша антикоррозионная защита просто на просто здереться с поверхности через трение об грунт. Нас когда-то напрягала экспертиза насчет покраски секционных труб . У нас труба играла роль только для продавливания грунта до необходимой отметки и заполнения бетоном. Устанавливался дополнительный арматурный каркас (обычно стержень диаметром 16мм с разбивкой на секции для удобства армирования). А труба пускай корродирует :roll: [quote="valerij_konstr"]. Нас когда-то напрягала экспертиза насчет покраски секционных труб [quote]
Окраска только в проекте для экспертизы и на объекте верхние 3 м если объект на химическом заводе. И не следует эксперту рассказывать что все будет стоять и показывать фотографии окопанных американских свай изготовленных 80 лет назад. Эксперт сказал . но ведь то Америка, а у нас в России коррозия 1 мм в год . Окраска только в проекте для экспертизы и на объекте верхние 3 м если объект на химическом заводе. И не следует эксперту рассказывать что все будет стоять и показывать фотографии окопанных американских свай изготовленных 80 лет назад. Эксперт сказал . но ведь то Америка, а у нас в России коррозия 1 мм в год . Коррозия как раз играет в нашу пользу. Как известно, при коррозии сечение "разбухает" и в случае наших свай увеличиваеться боковая поверхность трубы, а значит - свая чуток лудше "начинает себя чувствовать". Бокавая поверхность становиться шереховатой и увеличиваеться трение на границе с грунтом

проектирование гидротехнических сооружений

Полностью согласен! НАФИГ не упёрлось защищать от коррозии то, чего и не нужно нам особо. И экспертизе это обосновать довольно-таки не сложно если "дурака не включать" и глазами не хлопать как блондинка.

У нас ситуации сложнее бывают. Стальной шпунт (работающий в грунте на изгиб) - при его погружении любая антикоррозионая изоляция обдирается, а сварные стыки всё-равно есть. Да и само сечение шпунтовой сваи нужно защищать от коррозии, причём на весь срок эксплуатации (для некоторых сооружений - 50лет а то и больше!). Вот тут приходится туго. Никакой антикоррозионной защиты ниже отметки грунта сделать нельзя. Капитальный ремонт - тоже практически невозможен. В итоге решение (в том числе и одобренное экспертизой) принято такое:
увеличить сечение стального шпунта сверх рассчётного в соответствии со сроком службы и скоростью коррозии легированной стали - 0.5мм/год. Вот такие пироги!

"Все по ГОСТ 9.602-89, СНиП 2.03.11-85 и СНиП 3.04.03-85 как и должно быть."
Все это не предусматривает специфики технологии задавливания сваи. Не какое покрытие не обеспечивает А) Высокой Адгезии и будет сорвано в процессе задавливания (о чем кстати справедливо пишет valerij_konstr ), Б) Если и обладает нужной степенью Адгезии то процесс нанесения (цикл "слой-сушка-слой-сушка") делает процесс задавливания сильно растянутым во времени, то есть не эфективным. + возможность применения в условиях стройплощадки (стесненность условий).
ту valerij_konstr
"Зачем вам защита от коррозии трубы, которая в расчете не принимает участия "
я задавал вопрос не только для трубобетонных свай, меня больше интересовала защита стыков составных свай. Но в общем нынешнее положение дел обстоит именно так как вы и написали. Все просто, грубо говоря, "ложили на это".
Ту topos2

все будет стоять и показывать фотографии окопанных американских свай изготовленных 80 лет назад.

Действительно Зарубежными специалистами (Японскими, про Америку не знаю, буду кстати благодарен если дадите эту информацию, или хотя бы ссылку откуда она у вас) скорость коррозии металла сваи составила 0,01 мм в год (1 мм в 100 лет это не коррозия). Еще часть специалистов считает что металл в грунте коррозирует на глубину 3-4 мм, и коррозия останавливается. Однако четких нормативов относительно всего этого безобразия на территории б.СССР нет. Поэтому я и задал этот вопрос. Так скажем, если элементы сваи стыкуются сваркой (в стык) глубиной шва 6-8 мм, то 3-4 мм коррозии это потеря прочности более чем в два раза.

ту valerij_konstr

"Коррозия как раз играет в нашу пользу. Как известно, при коррозии сечение "разбухает" и в случае наших свай увеличивается боковая поверхность трубы, а значит - свая чуток лучше "начинает себя чувствовать". Боковая поверхность становиться шероховатой и увеличивается трение на границе с грунтом"

Воспринял, как и подобает, как шутку.
Кстати сказать вот вы говорили о том что в трубобетонных сваях труба не принимает участия в расчете несущей способности. Ну во первых это расточительство (металл нынче дорогой). во-вторых как ни крутите при задавливнии сопротивление грунта идет как раз по поверхности трубы, так что не беря ее в расчет в теории вы рискуете не додавить сваю до проектных отметок. И как следствие после того, как не принятая вами в расчет труба скорродирует, у вас возникнет зона ослабления на стыке систем "Грунтовый массив" - "свая", опять таки понижение несущей способности сваи.
Для честности скажу, что эти моменты, в случае трубобетонных, скорее всего перекрываются коэффициентами запаса несущей способности (но это лично мое мнение). Опять же таки никаких узаконенных, проверенных, исследованных данных нет. Хотя по логике с 1890 их должно быть просто море. Именно в поиске этой информации я открыл эту тему.

Фундамент на железобетонных забивных сваях. Выпуск №1. О сваях.

Этот выпуск посвящен самим сваям.

Из личного архива Из личного архива

В загородном строительстве в основном используются сваи С30.15-3 и С30.20-3, где С - свая квадратного сечения, цельная , с поперечным армированием ствола, 30 - длина ствола сваи в дециметрах (т.е. 3 м), 15 (20) - размер стороны сечения сваи в сантиметрах, цифра 3 - тип поперечного армирования ствола ,продольная арматура А500 диаметр 10 мм.

Несмотря на датирование 1963м годом, сваи таким образом армируют до сих пор. Несмотря на датирование 1963м годом, сваи таким образом армируют до сих пор.

Из практики: несущая способность сваи 150х150х3000 мм (С30.15-3) минимум 5т , максимум 30т на опору; сваи 200х200х3000 мм - 7.5 т и 45 т на опору. Несущая способность зависит от типа грунта. Максимум достигается в песках и твердых глинах, минимум - в мягкопластичных и текучих грунтах. Считается несущая способность сваи проектировщиком в специальных программах по таблицам отчета о геоизысканиях.

В поле данные проверяются динамическим способом по величине погружения сваи за 1 удар (так называемый "отказ сваи", среднее значение из десяти последних ударов).

Именно на основании расчета и проверки дается гарантия на несущую способность сваи.

Также проектировщик определяет способность сваи сопротивляться усилию на выдергивание. Обычно оно составляет "плюс-минус" 25% от несущей способности.

Свая погружается на глубину 2.4 м, при этом максимальная линия промерзания остается примерно на метр выше нижнего конца сваи. Сваи успешно противостоят морозному пучению, даже оставленные "зимовать" без нагрузки от построенного на них дома. Над землей остается 60 см - достаточная и необходимая высота, чтобы снежный покров не касался стен дома. Впрочем, высоту можно менять в соответствии с проектом или при условии, что это не нанесет ущерба дому.

Для дальнейшего устройства на сваях деревянной обвязки применяются оголовки.

Читайте также: